Atomic nucleus
পারমাণবিক নিউক্লিয়াস হল একটি পরমাণুর কেন্দ্রে প্রোটন এবং নিউট্রন সমন্বিত ছোট, ঘন অঞ্চল, যা 1909 সালের গিগার-মার্সডেন সোনার ফয়েল পরীক্ষার উপর ভিত্তি করে আর্নেস্ট রাদারফোর্ড 1911 সালে আবিষ্কার করেছিলেন। 1932 সালে নিউট্রন আবিষ্কারের পর, দিমিত্রি ইভানেঙ্কো এবং ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ দ্রুত প্রোটন এবং নিউট্রন সমন্বিত নিউক্লিয়াসের মডেল তৈরি করেন। একটি পরমাণু একটি ধনাত্মক আধানযুক্ত নিউক্লিয়াস দ্বারা গঠিত, যার চারপাশে ঋণাত্মক আধানযুক্ত ইলেকট্রনের একটি মেঘ থাকে, যা স্থির তড়িৎশক্তি দ্বারা আবদ্ধ থাকে। একটি পরমাণুর প্রায় সমস্ত ভর নিউক্লিয়াসে অবস্থিত, ইলেক্ট্রন মেঘ থেকে খুব সামান্য অবদান সহ। প্রোটন এবং নিউট্রন একসঙ্গে আবদ্ধ হয়ে পারমাণবিক শক্তি দ্বারা একটি নিউক্লিয়াস গঠন করে। নিউক্লিয়াসের ব্যাস হাইড্রোজেনের (একক প্রোটনের ব্যাস) জন্য () থেকে ইউরেনিয়ামের জন্য প্রায়। এই মাত্রাগুলি পরমাণুর ব্যাসের (নিউক্লিয়াস + ইলেক্ট্রন মেঘ) তুলনায় অনেক ছোট, প্রায় 26,634 (ইউরেনিয়াম পারমাণবিক ব্যাসার্ধ প্রায় ()) থেকে প্রায় 60,250 (হাইড্রোজেন পারমাণবিক ব্যাসার্ধ প্রায়)। পদার্থবিজ্ঞানের যে শাখাটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের অধ্যয়ন এবং বোঝার সাথে সম্পর্কিত, তার গঠন এবং যে শক্তিগুলি এটিকে একত্রিত করে, তাকে পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান বলা হয়। পরিচিতি ইতিহাস নিউক্লিয়াসটি 1911 সালে আর্নেস্ট রাদারফোর্ডের থমসনের পরমাণুর "প্লাম পুডিং মডেল" পরীক্ষা করার প্রচেষ্টার ফলস্বরূপ আবিষ্কৃত হয়েছিল। ইলেক্ট্রনটি ইতিমধ্যেই জে. জে. থমসন আবিষ্কার করেছিলেন। পরমাণুগুলি বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ তা জেনে জে. জে. থমসন অনুমান করেছিলেন যে অবশ্যই একটি ধনাত্মক আধানও থাকতে হবে। থমসন তাঁর প্লাম পুডিং মডেলে পরামর্শ দিয়েছিলেন যে একটি পরমাণু ধনাত্মক আধানের গোলকের মধ্যে এলোমেলোভাবে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা ঋণাত্মক ইলেকট্রন নিয়ে গঠিত। আর্নেস্ট রাদারফোর্ড পরে তাঁর গবেষণা অংশীদার হ্যান্স গিগার এবং আর্নেস্ট মার্সডেনের সহায়তায় একটি পরীক্ষা তৈরি করেছিলেন, যার মধ্যে ধাতব ফয়েলের একটি পাতলা শীটে নির্দেশিত আলফা কণার (হিলিয়াম নিউক্লিয়াস) বিচ্যুতি জড়িত ছিল। তিনি যুক্তি দেখিয়েছিলেন যে, জে. জে. থমসনের মডেলটি সঠিক হলে ধনাত্মক আধানযুক্ত আলফা কণাগুলি সহজেই ফয়েলের মধ্য দিয়ে তাদের পথে খুব কম বিচ্যুতি সহ অতিক্রম করবে, কারণ ফয়েলটি বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ হিসাবে কাজ করা উচিত যদি ঋণাত্মক এবং ধনাত্মক চার্জগুলি এত ঘনিষ্ঠভাবে মিশ্রিত হয় যে এটি নিরপেক্ষ দেখায়। তাঁকে অবাক করে দিয়ে, অনেক কণা খুব বড় কোণে বিপথগামী হয়েছিল। যেহেতু একটি আলফা কণার ভর একটি ইলেক্ট্রনের প্রায় 8000 গুণ, তাই এটি স্পষ্ট হয়ে ওঠে যে একটি খুব শক্তিশালী বল অবশ্যই উপস্থিত থাকতে হবে যদি এটি বিশাল এবং দ্রুত চলমান আলফা কণাগুলিকে বিপথগামী করতে পারে। তিনি বুঝতে পেরেছিলেন যে প্লাম পুডিং মডেলটি সঠিক হতে পারে না এবং আলফা কণাগুলির বিচ্যুতি কেবল তখনই ব্যাখ্যা করা যেতে পারে যখন ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক আধানগুলি একে অপরের থেকে পৃথক করা হয় এবং পরমাণুর ভর ধনাত্মক আধানের একটি ঘনীভূত বিন্দু হয়। এটি ধনাত্মক আধান এবং ভরের ঘন কেন্দ্র সহ একটি পারমাণবিক পরমাণুর ধারণাকে ন্যায়সঙ্গত করেছে। ব্যুৎপত্তি নিউক্লিয়াস শব্দটি ল্যাটিন শব্দ থেকে এসেছে, যা ('বাদাম') এর একটি ক্ষুদ্রতম, যার অর্থ 'কার্নেল' (অর্থাৎ, 'ছোট বাদাম') একটি জলীয় ধরনের ফলের (পীচের মতো) ভিতরে। 1844 সালে মাইকেল ফ্যারাডে "একটি পরমাণুর কেন্দ্রীয় বিন্দু" বোঝাতে এই শব্দটি ব্যবহার করেছিলেন। আধুনিক পারমাণবিক অর্থ 1912 সালে আর্নেস্ট রাদারফোর্ড দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল। তবে, পারমাণবিক তত্ত্বের "নিউক্লিয়াস" শব্দটি তাৎক্ষণিকভাবে গ্রহণ করা হয়নি। উদাহরণস্বরূপ, 1916 সালে, গিলবার্ট এন. লুইস তাঁর বিখ্যাত নিবন্ধ দ্য অ্যাটম অ্যান্ড দ্য মলিকিউল-এ বলেছিলেন যে, "পরমাণুটি কার্নেল এবং একটি বাইরের পরমাণু বা খোল দিয়ে গঠিত"। একইভাবে, জার্মান এবং ডাচ ভাষায় কার্নেল শব্দের অর্থ কার্নেল নিউক্লিয়াসের জন্য ব্যবহৃত হয়। নিউক্লিয়ার মেকআপ একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াস নিউট্রন এবং প্রোটন নিয়ে গঠিত, যা কোয়ার্ক নামে আরও প্রাথমিক কণাগুলির প্রকাশ, যা হ্যাড্রনের নির্দিষ্ট স্থিতিশীল সংমিশ্রণে পারমাণবিক শক্তিশালী বল দ্বারা সংযুক্ত থাকে, যাকে ব্যারন বলা হয়। পারমাণবিক শক্তিশালী বল প্রতিটি ব্যারিওন থেকে যথেষ্ট দূরে প্রসারিত হয় যাতে ধনাত্মক আধানযুক্ত প্রোটনের মধ্যে বিকর্ষণকারী বৈদ্যুতিক বলের বিরুদ্ধে নিউট্রন এবং প্রোটনগুলিকে একত্রে আবদ্ধ করা যায়। পারমাণবিক শক্তিশালী বলের একটি খুব ছোট পরিসীমা রয়েছে এবং মূলত নিউক্লিয়াসের প্রান্তের ঠিক বাইরে শূন্যে নেমে যায়। ধনাত্মক আধানযুক্ত নিউক্লিয়াসের সমষ্টিগত ক্রিয়া হল বৈদ্যুতিকভাবে ঋণাত্মক আধানযুক্ত ইলেকট্রনগুলিকে তাদের কক্ষপথে নিউক্লিয়াসের চারপাশে ধরে রাখা। নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণকারী ঋণাত্মক আধানযুক্ত ইলেকট্রনগুলির সংগ্রহ নির্দিষ্ট বিন্যাস এবং ইলেকট্রনের সংখ্যার জন্য একটি আকর্ষণ প্রদর্শন করে যা তাদের কক্ষপথকে স্থিতিশীল করে তোলে। একটি পরমাণু কোন রাসায়নিক উপাদানের প্রতিনিধিত্ব করে তা নিউক্লিয়াসের প্রোটনের সংখ্যা দ্বারা নির্ধারিত হয়; নিরপেক্ষ পরমাণুতে সেই নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণকারী সমান সংখ্যক ইলেকট্রন থাকবে। পৃথক রাসায়নিক উপাদানগুলি তাদের ইলেকট্রনগুলি ভাগ করে নেওয়ার জন্য একত্রিত করে আরও স্থিতিশীল ইলেক্ট্রন বিন্যাস তৈরি করতে পারে। এটি হল নিউক্লিয়াসের চারপাশে স্থিতিশীল বৈদ্যুতিন কক্ষপথ তৈরি করার জন্য ইলেকট্রন ভাগ করে নেওয়া যা আমাদের কাছে আমাদের ম্যাক্রো বিশ্বের রসায়ন হিসাবে প্রদর্শিত হয়। প্রোটনগুলি একটি নিউক্লিয়াসের সম্পূর্ণ আধানকে সংজ্ঞায়িত করে, এবং তাই এর রাসায়নিক পরিচয়। নিউট্রনগুলি বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ, তবে একটি নিউক্লিয়াসের ভর প্রায় প্রোটনের সমান পরিমাণে অবদান রাখে। নিউট্রনগুলি আইসোটোপের ঘটনা (বিভিন্ন পারমাণবিক ভর সহ একই পারমাণবিক সংখ্যা) ব্যাখ্যা করতে পারে। নিউট্রনের প্রধান কাজ হল নিউক্লিয়াসের অভ্যন্তরে স্থিতিস্থাপক বিকর্ষণ হ্রাস করা। গঠন এবং আকৃতি প্রোটন এবং নিউট্রনগুলি ফার্মিয়ন, শক্তিশালী আইসোস্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যার বিভিন্ন মান সহ, তাই দুটি প্রোটন এবং দুটি নিউট্রন একই স্পেস ওয়েভ ফাংশন ভাগ করতে পারে কারণ তারা অভিন্ন কোয়ান্টাম সত্তা নয়। এগুলিকে কখনও কখনও একই কণার দুটি ভিন্ন কোয়ান্টাম অবস্থা হিসাবে দেখা হয়, নিউক্লিয়ন। দুটি ফার্মিওন, যেমন দুটি প্রোটন, বা দুটি নিউট্রন, বা একটি প্রোটন + নিউট্রন (ডিউটেরন) বোসনিক আচরণ প্রদর্শন করতে পারে যখন তারা জোড়ায় আলগাভাবে আবদ্ধ হয়, যার পূর্ণসংখ্যা ঘূর্ণন থাকে। হাইপারনিউক্লিয়াসের বিরল ক্ষেত্রে, হাইপারন নামে একটি তৃতীয় ব্যারিওন, যার মধ্যে এক বা একাধিক অদ্ভুত কোয়ার্ক এবং/অথবা অন্যান্য অস্বাভাবিক কোয়ার্ক (গুলি) রয়েছে, তরঙ্গ ফাংশন ভাগ করতে পারে। যাইহোক, এই ধরনের নিউক্লিয়াস অত্যন্ত অস্থির এবং উচ্চ-শক্তি পদার্থবিজ্ঞান পরীক্ষা ছাড়া পৃথিবীতে পাওয়া যায় না। নিউট্রনের একটি ধনাত্মক আধানযুক্ত কেন্দ্রস্থল রয়েছে যার ব্যাসার্ধ ≈ 0.3 fm এবং ব্যাসার্ধ 0.3 fm এবং 2 fm এর মধ্যে একটি ক্ষতিপূরণমূলক ঋণাত্মক আধান দ্বারা বেষ্টিত। প্রোটনের গড় বর্গ ব্যাসার্ধ প্রায় 0.8 এফ. এম সহ প্রায় দ্রুতগতিতে ক্ষয়িষ্ণু ধনাত্মক আধান বন্টন রয়েছে। নিউক্লিয়াস গোলাকার, রাগবি বল-আকৃতির (প্রোলেট বিকৃতি), ডিস্কাস-আকৃতির (ওব্লেট বিকৃতি), ট্রায়াক্সিয়াল (ওব্লেট এবং প্রোলেট বিকৃতির সংমিশ্রণ) বা নাশপাতি-আকৃতির হতে পারে। নিউক্লিয়াস বলগুলি অবশিষ্ট শক্তিশালী বল (পারমাণবিক বল) দ্বারা আবদ্ধ। অবশিষ্ট শক্তিশালী বল হল শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়ার একটি ক্ষুদ্র অবশিষ্টাংশ যা কোয়ার্কগুলিকে একত্রিত করে প্রোটন এবং নিউট্রন গঠন করে। নিউট্রন এবং প্রোটনের মধ্যে এই বল অনেক দুর্বল কারণ এটি বেশিরভাগ ক্ষেত্রে তাদের মধ্যে নিরপেক্ষ হয়, একইভাবে নিরপেক্ষ পরমাণুর মধ্যে তড়িৎচুম্বকীয় শক্তি (যেমন ভ্যান ডার ওয়ালস বল যা দুটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস পরমাণুর মধ্যে কাজ করে) তড়িৎচুম্বকীয় শক্তির তুলনায় অনেক দুর্বল যা পরমাণুর অংশগুলিকে অভ্যন্তরীণভাবে একসাথে ধরে রাখে (উদাহরণস্বরূপ, যে শক্তিগুলি তার নিউক্লিয়াসের সাথে আবদ্ধ একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস পরমাণুতে ইলেকট্রনগুলিকে ধরে রাখে)। সাধারণ নিউক্লিয়ন পৃথকীকরণের দূরত্বে পারমাণবিক শক্তি অত্যন্ত আকর্ষণীয়, এবং এটি বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় শক্তির কারণে প্রোটনের মধ্যে বিকর্ষণকে অভিভূত করে, এইভাবে নিউক্লিয়াসের অস্তিত্বের অনুমতি দেয়। যাইহোক, অবশিষ্ট শক্তিশালী বলের একটি সীমিত পরিসীমা রয়েছে কারণ এটি দূরত্বের সাথে দ্রুত ক্ষয় হয় (ইউকাওয়া সম্ভাব্যতা দেখুন); এইভাবে শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট আকারের চেয়ে ছোট নিউক্লিয়াস সম্পূর্ণ স্থিতিশীল হতে পারে। সর্ববৃহৎ পরিচিত সম্পূর্ণ স্থিতিশীল নিউক্লিয়াস (অর্থাৎ। আলফা, বিটা এবং গামা ক্ষয়ের জন্য স্থিতিশীল) সীসা-208 যা মোট 208 নিউক্লিয়ন (126 নিউট্রন এবং 82 প্রোটন) ধারণ করে। এই সর্বাধিকের চেয়ে বড় নিউক্লিয়াগুলি অস্থির এবং বৃহত্তর সংখ্যক নিউক্লিয়নের সাথে ক্রমবর্ধমান স্বল্পস্থায়ী হতে থাকে। যাইহোক, বিসমাথ-209 বিটা ক্ষয়ের জন্যও স্থিতিশীল এবং যে কোনও পরিচিত আইসোটোপের আলফা ক্ষয়ের জন্য দীর্ঘতম অর্ধ-জীবন রয়েছে, যা মহাবিশ্বের বয়সের চেয়ে এক বিলিয়ন গুণ বেশি বলে অনুমান করা হয়। অবশিষ্ট শক্তিশালী বল খুব অল্প পরিসরে কার্যকর হয় (সাধারণত মাত্র কয়েকটি ফেমটোমিটার (এফএম); প্রায় এক বা দুটি নিউক্লিয়ন ব্যাস) এবং যে কোনও জোড়া নিউক্লিয়নের মধ্যে আকর্ষণ সৃষ্টি করে। উদাহরণস্বরূপ, প্রোটন এবং নিউট্রনের মধ্যে [এনপি] ডিউটেরন এবং প্রোটন এবং প্রোটন এবং নিউট্রন এবং নিউট্রন গঠনের মধ্যেও। হ্যালো নিউক্লিয়াস এবং পারমাণবিক বলের পরিসীমা সীমাবদ্ধ পারমাণবিক বলের পরিসীমার কার্যকর পরম সীমা (অবশিষ্ট শক্তিশালী বল নামেও পরিচিত) লিথিয়াম-11 বা বোরন-14-এর মতো হ্যালো নিউক্লিয়াস দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়, যেখানে ডাইনিউট্রন বা নিউট্রনের অন্যান্য সংগ্রহ প্রায় (ইউরেনিয়াম-238-এর নিউক্লিয়াসের ব্যাসার্ধের প্রায় অনুরূপ) দূরত্বে প্রদক্ষিণ করে। এই নিউক্লিয়াগুলি সর্বাধিক ঘন নয়। নিউক্লাইডের চার্টের চূড়ান্ত প্রান্তে হ্যালো নিউক্লিয়াস তৈরি হয়-নিউট্রন ড্রিপ লাইন এবং প্রোটন ড্রিপ লাইন-এবং মিলিসেকেন্ডে পরিমাপ করা ছোট অর্ধ-জীবন সহ সমস্ত অস্থিতিশীল; উদাহরণস্বরূপ, লিথিয়াম-11 এর অর্ধ-জীবনকাল। হ্যালো বাস্তবে একটি বহির্মুখী কোয়ান্টাম শেলের নিউক্লিয়ন সহ একটি উত্তেজিত অবস্থার প্রতিনিধিত্ব করে যার শক্তির স্তর "নীচে" থাকে (ব্যাসার্ধ এবং শক্তি উভয় ক্ষেত্রেই)। আলো নিউট্রন [এনএন, এনএনএন] বা প্রোটন [পিপি, পিপিপি] দিয়ে তৈরি হতে পারে। যে নিউক্লিয়াসের একক নিউট্রন আলো রয়েছে তার মধ্যে রয়েছে 11বি এবং 19সি। একটি দ্বি-নিউট্রন আলো 6He, 11Li, 17B, 19B এবং 22C দ্বারা প্রদর্শিত হয়। দুই-নিউট্রন হ্যালো নিউক্লিয়াস তিনটি খণ্ডে বিভক্ত হয়, কখনও দুটি নয়, এবং এই আচরণের কারণে এগুলিকে বোরোমিয়ান নিউক্লিয়াস বলা হয় (তিনটি আন্তঃসংযুক্ত বলয়ের একটি সিস্টেমকে বোঝায় যেখানে কোনও বলয় ভেঙে অন্য উভয়কে মুক্ত করে)। 8হে এবং 14বি উভয়ই একটি চার-নিউট্রন আলো প্রদর্শন করে। প্রোটন আলোযুক্ত নিউক্লিয়াসের মধ্যে রয়েছে 8বি এবং 26পি। 17এনই এবং 27এস দ্বারা একটি দুই-প্রোটন আলো প্রদর্শিত হয়। অতিরিক্ত প্রোটন (গুলি)-এর বিকর্ষণকারী বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় শক্তির কারণে প্রোটন হ্যালো নিউট্রন উদাহরণের তুলনায় আরও বিরল এবং অস্থির হবে বলে আশা করা হচ্ছে। যদিও পদার্থবিজ্ঞানের আদর্শ মডেলটি নিউক্লিয়াসের গঠন এবং আচরণকে সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করে বলে ব্যাপকভাবে বিশ্বাস করা হয়, কণা পদার্থবিজ্ঞানের অন্যান্য ক্ষেত্রের তুলনায় তত্ত্ব থেকে ভবিষ্যদ্বাণী তৈরি করা অনেক বেশি কঠিন। এটি দুটি কারণে হয়ঃ নীতিগতভাবে, একটি নিউক্লিয়াসের মধ্যে পদার্থবিজ্ঞান সম্পূর্ণরূপে কোয়ান্টাম ক্রোমোডাইনামিক্স (কিউসিডি) থেকে উদ্ভূত হতে পারে। তবে বাস্তবে, নিউক্লিয়াসের মতো নিম্ন-শক্তি ব্যবস্থায় কিউসিডি সমাধানের জন্য বর্তমান গণনামূলক এবং গাণিতিক পদ্ধতিগুলি অত্যন্ত সীমিত। এটি উচ্চ-শক্তির কোয়ার্ক পদার্থ এবং নিম্ন-শক্তির হ্যাড্রনিক পদার্থের মধ্যে ঘটে যাওয়া পর্যায় পরিবর্তনের কারণে হয়, যা বিশৃঙ্খল কৌশলগুলিকে অব্যবহারযোগ্য করে তোলে, যার ফলে নিউক্লিয়নের মধ্যে শক্তির একটি সঠিক কিউসিডি-উদ্ভূত মডেল তৈরি করা কঠিন হয়ে পড়ে। বর্তমান পদ্ধতিগুলি আর্গোন ভি18 সম্ভাব্যতা বা কাইরাল কার্যকরী ক্ষেত্র তত্ত্বের মতো ঘটনাতাত্ত্বিক মডেলের মধ্যে সীমাবদ্ধ। এমনকি পারমাণবিক শক্তি ভালভাবে সীমাবদ্ধ হলেও, নিউক্লিয়াসের বৈশিষ্ট্যগুলি সঠিকভাবে গণনা করার জন্য উল্লেখযোগ্য পরিমাণে গণনামূলক শক্তির প্রয়োজন হয়। বহু-বস্তু তত্ত্বের বিকাশগুলি অনেক কম ভর এবং তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল নিউক্লিয়াসের জন্য এটি সম্ভব করেছে, তবে ভারী নিউক্লিয়াস বা অত্যন্ত অস্থির নিউক্লিয়াস মোকাবেলা করার আগে গণনামূলক শক্তি এবং গাণিতিক পদ্ধতির উভয় ক্ষেত্রেই আরও উন্নতি প্রয়োজন। ঐতিহাসিকভাবে, পরীক্ষাগুলিকে তুলনামূলকভাবে অপরিশোধিত মডেলের সাথে তুলনা করা হয়েছে যা অপরিহার্যভাবে অসম্পূর্ণ। এই মডেলগুলির কোনওটিই পারমাণবিক কাঠামোর উপর পরীক্ষামূলক তথ্য সম্পূর্ণরূপে ব্যাখ্যা করতে পারে না। পারমাণবিক ব্যাসার্ধ (আর) মৌলিক পরিমাণগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচিত হয় যা যে কোনও মডেলকে অবশ্যই ভবিষ্যদ্বাণী করতে হবে। স্থিতিশীল নিউক্লিয়াসের জন্য (হ্যালো নিউক্লিয়াস বা অন্যান্য অস্থির বিকৃত নিউক্লিয়াস নয়) পারমাণবিক ব্যাসার্ধ নিউক্লিয়াসের ভর সংখ্যা (এ)-এর ঘনমূলের সাথে মোটামুটি আনুপাতিক, এবং বিশেষত অনেক নিউক্লিয়নযুক্ত নিউক্লিয়াসে, কারণ তারা আরও গোলাকার বিন্যাসে সাজানো থাকেঃ স্থিতিশীল নিউক্লিয়াসের প্রায় একটি ধ্রুবক ঘনত্ব রয়েছে এবং তাই পারমাণবিক ব্যাসার্ধ আর নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা আনুমানিক করা যেতে পারে, যেখানে এ = পারমাণবিক ভর সংখ্যা (প্রোটনের সংখ্যা জেড, নিউট্রনের সংখ্যা এন) এবং আর0 = 1.25 এফএম = 1.25 × 10−15 মিটার। এই সমীকরণে, "ধ্রুবক" আর0 প্রশ্নযুক্ত নিউক্লিয়াসের উপর নির্ভর করে 0.2 এফএম দ্বারা পরিবর্তিত হয়, তবে এটি একটি থেকে 20 শতাংশেরও কম পরিবর্তন হয়। অন্য কথায়, নিউক্লিয়াসে প্রোটন এবং নিউট্রন প্যাকিং একটি স্থির আকারের (যেমন মার্বেল) শক্ত গোলকগুলিকে একটি শক্ত গোলাকার বা প্রায় গোলাকার ব্যাগে প্যাক করার মতো মোট ফলাফল দেয় (কিছু স্থিতিশীল নিউক্লিয়াস বেশ গোলাকার নয়, তবে প্রসারিত হিসাবে পরিচিত)। পারমাণবিক কাঠামোর মডেলগুলির মধ্যে রয়েছেঃ তরল ড্রপ মডেল নিউক্লিয়াসের প্রাথমিক মডেলগুলি নিউক্লিয়াসকে একটি ঘূর্ণায়মান তরল ড্রপ হিসাবে দেখেছিল। এই মডেলে, দীর্ঘ-পরিসীমা বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় শক্তি এবং তুলনামূলকভাবে স্বল্প-পরিসীমা পারমাণবিক শক্তির বিনিময় একসাথে এমন আচরণ ঘটায় যা বিভিন্ন আকারের তরল ড্রপগুলিতে পৃষ্ঠের টান শক্তির অনুরূপ। এই সূত্রটি নিউক্লিয়াসের অনেক গুরুত্বপূর্ণ ঘটনা ব্যাখ্যা করতে সফল, যেমন তাদের আকার এবং গঠন পরিবর্তনের সাথে সাথে তাদের বাঁধাই শক্তির পরিবর্তিত পরিমাণ (আধা-পরীক্ষামূলক ভর সূত্র দেখুন), তবে এটি বিশেষ স্থিতিশীলতা ব্যাখ্যা করে না যা নিউক্লিয়াসের প্রোটন বা নিউট্রনের বিশেষ "ম্যাজিক সংখ্যা" থাকলে ঘটে। আধা-পরীক্ষামূলক ভর সূত্রের পদগুলি, যা অনেক নিউক্লিয়াসের বন্ধন শক্তির আনুমানিক অনুমান করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, পাঁচ ধরনের শক্তির সমষ্টি হিসাবে বিবেচিত হয় (নীচে দেখুন)। তারপর অসংকুচিত তরলের একটি বিন্দু হিসাবে একটি নিউক্লিয়াসের চিত্র মোটামুটিভাবে নিউক্লিয়াসের বাঁধাই শক্তির পর্যবেক্ষিত বৈচিত্র্যের জন্য দায়ীঃ আয়তন শক্তি। যখন একই আকারের নিউক্লিয়নের একটি সমাবেশকে ক্ষুদ্রতম আয়তনে একত্রিত করা হয়, তখন প্রতিটি অভ্যন্তরীণ নিউক্লিয়নের সংস্পর্শে নির্দিষ্ট সংখ্যক অন্যান্য নিউক্লিয়ন থাকে। সুতরাং, এই পারমাণবিক শক্তি আয়তনের আনুপাতিক। ভূপৃষ্ঠ শক্তি। একটি নিউক্লিয়াসের পৃষ্ঠে একটি নিউক্লিয়ন নিউক্লিয়াসের অভ্যন্তরের নিউক্লিয়নের তুলনায় কম নিউক্লিয়নের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে এবং তাই এর বন্ধন শক্তি কম। এই পৃষ্ঠ শক্তি শব্দটি এটিকে বিবেচনায় নেয় এবং তাই এটি ঋণাত্মক এবং পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের সাথে আনুপাতিক। কুলম্ব এনার্জি। একটি নিউক্লিয়াসের প্রতিটি জোড়া প্রোটনের মধ্যে বৈদ্যুতিক বিকর্ষণ তার বন্ধন শক্তি হ্রাস করতে অবদান রাখে। অসমমিতি শক্তি (পাউলি শক্তি নামেও পরিচিত)। পাউলি বর্জন নীতির সঙ্গে যুক্ত একটি শক্তি। কুলম্ব শক্তি না থাকলে, পারমাণবিক পদার্থের সবচেয়ে স্থিতিশীল আকারে প্রোটনের সমান সংখ্যক নিউট্রন থাকত, কারণ অসম সংখ্যক নিউট্রন এবং প্রোটন এক ধরনের কণার জন্য উচ্চ শক্তির মাত্রা পূরণ করে, অন্য ধরনের জন্য নিম্ন শক্তির মাত্রা খালি রাখে। শক্তি জোড়া লাগানো। একটি শক্তি যা একটি সংশোধন শব্দ যা প্রোটন জোড়া এবং নিউট্রন জোড়া হওয়ার প্রবণতা থেকে উদ্ভূত হয়। একটি বিজোড় সংখ্যার তুলনায় জোড় সংখ্যক কণা বেশি স্থিতিশীল। শেল মডেল এবং অন্যান্য কোয়ান্টাম মডেল নিউক্লিয়াসের জন্য বেশ কয়েকটি মডেলও প্রস্তাব করা হয়েছে যেখানে পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান তত্ত্বের পারমাণবিক কক্ষপথের মতো নিউক্লিয়নগুলি কক্ষপথ দখল করে। এই তরঙ্গ মডেলগুলি নিউক্লিয়নগুলিকে সম্ভাব্য কূপগুলিতে বড়-বড় বিন্দু কণা বা "অপটিক্যাল মডেল"-এর মতো সম্ভাব্যতা তরঙ্গ হিসাবে কল্পনা করে, যা সম্ভাব্য কূপগুলিতে ঘর্ষণহীনভাবে উচ্চ গতিতে প্রদক্ষিণ করে। উপরের মডেলগুলিতে, ফার্মিওন হওয়ার কারণে নিউক্লিয়নগুলি জোড়ায় কক্ষপথ দখল করতে পারে, যা পরীক্ষা-নিরীক্ষা থেকে সুপরিচিত জোড়/বিজোড় জেড এবং এন প্রভাবগুলির ব্যাখ্যার অনুমতি দেয়। পারমাণবিক কোষের সঠিক প্রকৃতি এবং ক্ষমতা পারমাণবিক কক্ষপথের ইলেকট্রনগুলির থেকে পৃথক, মূলত কারণ নিউক্লিয়নগুলি যে সম্ভাব্য কূপটিতে চলাচল করে (বিশেষত বৃহত্তর নিউক্লিয়াসে) তা কেন্দ্রীয় বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় সম্ভাব্যতা কূপের থেকে বেশ আলাদা যা পরমাণুতে ইলেকট্রনগুলিকে আবদ্ধ করে। পারমাণবিক অরবিটাল মডেলের সাথে কিছু সাদৃশ্য হিলিয়াম-4-এর মতো একটি ছোট পারমাণবিক নিউক্লিয়াসে দেখা যেতে পারে, যেখানে দুটি প্রোটন এবং দুটি নিউট্রন আলাদাভাবে হিলিয়াম পরমাণুর দুটি ইলেকট্রনের জন্য 1s অরবিটালের অনুরূপ 1s অরবিটাল দখল করে এবং একই কারণে অস্বাভাবিক স্থিতিশীলতা অর্জন করে। 5টি নিউক্লিয়ন সহ নিউক্লিয়াগুলি অত্যন্ত অস্থিতিশীল এবং স্বল্পস্থায়ী, তবুও, 3টি নিউক্লিয়ন সহ হিলিয়াম-3, একটি বদ্ধ 1s অরবিটাল শেলের অভাবেও খুব স্থিতিশীল। 3টি নিউক্লিয়নের আরেকটি নিউক্লিয়াস, ট্রাইটন হাইড্রোজেন-3 অস্থির এবং বিচ্ছিন্ন হলে হিলিয়াম-3-এ ক্ষয় হবে। 1s কক্ষপথে 2টি নিউক্লিয়ন সহ দুর্বল পারমাণবিক স্থায়িত্ব ডিউটেরন হাইড্রোজেন-2-এ পাওয়া যায়, প্রোটন এবং নিউট্রন সম্ভাব্য কূপগুলির প্রত্যেকটিতে কেবল একটি নিউক্লিয়ন থাকে। যদিও প্রতিটি নিউক্লিয়ন একটি ফার্মিয়ন, {NP} ডিউটেরন একটি বোসন এবং তাই খোলের মধ্যে ঘনিষ্ঠ প্যাকিংয়ের জন্য পাউলি বর্জন অনুসরণ করে না। 6টি নিউক্লিয়ন সহ লিথিয়াম-6 একটি বদ্ধ দ্বিতীয় 1পি শেল অরবিটাল ছাড়া অত্যন্ত স্থিতিশীল। মোট নিউক্লিয়ন সংখ্যা 1 থেকে 6 সহ হালকা নিউক্লিয়াসের জন্য শুধুমাত্র 5 সহ নিউক্লিয়াগুলি স্থায়িত্বের কিছু প্রমাণ দেখায় না। বন্ধ কোষের বাইরে হালকা নিউক্লিয়াসের বিটা-স্থিতিশীলতার পর্যবেক্ষণগুলি ইঙ্গিত দেয় যে পারমাণবিক স্থায়িত্ব ম্যাজিক সংখ্যক প্রোটন এবং নিউট্রন সহ শেল অরবিটালগুলির সহজ বন্ধের চেয়ে অনেক বেশি জটিল। বৃহত্তর নিউক্লিয়াসের ক্ষেত্রে, নিউক্লিয়ন দ্বারা অধিকৃত কোষগুলি ইলেক্ট্রন কোষের থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন হতে শুরু করে, তবে তা সত্ত্বেও, বর্তমান পারমাণবিক তত্ত্ব প্রোটন এবং নিউট্রন উভয়ের জন্য ভরাট পারমাণবিক কোষের ম্যাজিক সংখ্যার পূর্বাভাস দেয়। স্থিতিশীল শেলগুলির বন্ধ হওয়া অস্বাভাবিকভাবে স্থিতিশীল বিন্যাসের পূর্বাভাস দেয়, যা রসায়নে প্রায়-নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলির অভিজাত গোষ্ঠীর অনুরূপ। একটি উদাহরণ হল 50টি প্রোটনের বদ্ধ শেলের স্থায়িত্ব, যা টিনের 10টি স্থিতিশীল আইসোটোপ থাকতে দেয়, যা অন্য যে কোনও উপাদানের চেয়ে বেশি। একইভাবে, শেল-ক্লোজার থেকে দূরত্ব আইসোটোপগুলির অস্বাভাবিক অস্থিতিশীলতাকে ব্যাখ্যা করে যা এই কণাগুলির স্থিতিশীল সংখ্যা থেকে অনেক দূরে, যেমন তেজস্ক্রিয় উপাদান 43 (টেকনেশিয়াম) এবং 61 (প্রোমিথিয়াম), যার প্রত্যেকটির আগে এবং পরে 17 বা তার বেশি স্থিতিশীল উপাদান রয়েছে। তবে শেল মডেলে সমস্যা রয়েছে যখন বন্ধ শেল থেকে অনেক দূরে পারমাণবিক বৈশিষ্ট্যের হিসাব করার চেষ্টা করা হয়। এর ফলে পরীক্ষামূলক তথ্যের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার জন্য সম্ভাব্য কূপের আকৃতির জটিল পোস্ট হক বিকৃতি ঘটেছে, তবে প্রশ্নটি রয়ে গেছে যে এই গাণিতিক কারসাজিগুলি আসলে বাস্তব নিউক্লিয়াসের স্থানিক বিকৃতির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ কিনা। শেল মডেলের সমস্যাগুলি কেউ কেউ নিউক্লিয়ন ক্লাস্টারগুলির সাথে জড়িত বাস্তবসম্মত দ্বি-বস্তু এবং তিন-বস্তু পারমাণবিক বল প্রভাবের প্রস্তাব দেয় এবং তারপরে এই ভিত্তিতে নিউক্লিয়াস তৈরি করে। এরকম তিনটি ক্লাস্টার মডেল হল জন হুইলারের 1936 রেসনেটিং গ্রুপ স্ট্রাকচার মডেল, লিনাস পলিংয়ের ক্লোজ-প্যাকড স্ফেরন মডেল এবং ম্যাকগ্রেগরের 2ডি আইসিং মডেল। মডেলগুলির মধ্যে সামঞ্জস্য অতিপ্রবাহী তরল হিলিয়ামের ক্ষেত্রে যেমন, পারমাণবিক নিউক্লিয়াস এমন একটি অবস্থার উদাহরণ যেখানে (1) আয়তনের জন্য "সাধারণ" কণার ভৌত নিয়ম এবং (2) তরঙ্গের মতো প্রকৃতির জন্য অ-স্বজ্ঞাত কোয়ান্টাম যান্ত্রিক নিয়ম উভয়ই প্রযোজ্য। অতি তরল হিলিয়ামে, হিলিয়াম পরমাণুগুলির আয়তন থাকে এবং মূলত একে অপরকে "স্পর্শ" করে, তবুও একই সময়ে বোস-আইনস্টাইন ঘনীভবনের সাথে সামঞ্জস্য রেখে অদ্ভুত বাল্ক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের নিউক্লিয়নগুলিও তরঙ্গের মতো প্রকৃতি প্রদর্শন করে এবং ঘর্ষণের মতো মানক তরল বৈশিষ্ট্যের অভাব থাকে। ফার্মিওন হ্যাড্রন দিয়ে তৈরি নিউক্লিয়াসের ক্ষেত্রে, বোস-আইনস্টাইন ঘনীভবন ঘটে না, তবুও, অনেক পারমাণবিক বৈশিষ্ট্য কেবল আয়তনের সাথে কণাগুলির বৈশিষ্ট্যগুলির সংমিশ্রণ দ্বারা একইভাবে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে, এরউইন শ্রোডিঞ্জারের কোয়ান্টাম অরবিটালে আটকা পড়া বস্তুর তরঙ্গের মতো আচরণের ঘর্ষণহীন গতির বৈশিষ্ট্য ছাড়াও। আরও দেখুন নোটস রেফারেন্স এক্সটার্নাল লিঙ্ক দ্য নিউক্লিয়াস-একটি অনলাইন পাঠ্যপুস্তক দ্য লাইভচার্ট অফ নিউক্লাইডস-জাভাতে আইএইএ-এর একটি অধ্যায় বা "পারমাণবিক শেল মডেল" সম্পর্কিত এইচটিএমএল নিবন্ধ, যা বিভিন্ন উপাদানের জন্য পারমাণবিক শেল ভর্তি করে। 16ই সেপ্টেম্বর, 2009-এ প্রবেশ করা হয়েছে। সময়সীমাঃ উপ-পারমাণবিক ধারণা, পারমাণবিক বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি। পরমাণু পারমাণবিক রসায়ন পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান উপপরমাণবিক কণা তেজস্ক্রিয় রসায়ন প্রোটন ইলেকট্রন