আবারো সেই Relativity ... !
শোনা যায় আইনস্টাইন গাড়ি চালাতে বেশ অপছন্দ করতেন। তিনি কোনদিনই গাড়ি চালানো শিখেননি, এবং তাঁর কাছে পুরো বিষয়টা একটা জটিল প্রক্রিয়া বলে মনে হতো। অথচ আপনারা জানেন কি?
একটা গাড়ি স্টার্ট নেবার পেছনের গাড়ির ব্যাটারির রাসায়নিক প্রক্রিয়াটিকে আইনস্টাইনের Theory of Special Relativity র মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা যায়!!
কিছুদিন আগে University of Helsinki এর Dr. Pekka Pyykko ও তার সহকর্মীরা গবেষনা করে বের করেছেন যে গাড়িতে ব্যবহৃত সাধারণ ব্যাটারির অনু-পরামাণু লেভেল এর কার্যকারীতা পুরোপুরি ভাবেই আইনস্টাইনের Special Relativity মেনে চলে।
গাড়িতে ব্যবহৃত Lead-acid ব্যাটারি আবিস্কার হয়েছিল ১৮৬০ সালে। সেই উনিশ দশক থেকে আজ পর্যন্ত এই ব্যাটারি গাড়ি থেকে শুরু করে অন্যান্য যন্ত্রপাতির ক্ষেত্রেও ব্যবহার হয়ে আসছে। নবম-দশম শ্রেণীর বিজ্ঞান বইয়েও এর ব্যবহার ও গঠন সম্পর্কে অনেক কিছু পাওয়া যায়। কিন্তু মজার ব্যাপার হলো কোথাওই Lead-acid ব্যাটারির sub-atomic level এ ঠিক কি ঘটে থাকে সে সম্পর্কে সঠিক বিবরণ পাওয়া যায়না।
Lead-acid ব্যাটারি একাধিক ছোট ছোট cell এর সমন্বয়ে গঠিত। প্রতিটা cell এ দু'টি করে lead-oxide এর electrode থাকে এবং সম্পুর্ণ জিনিষটি sulphuric acid এর একটা দ্রবনে ডোবানো থাকে।
Classical chemical theory অনুযায়ী tin-oxide এর electro negativity প্রায় lead-oxide এর কাছাকাছি। প্রশ্ন চলে আসে, electrode এ যদি lead এর বদলে tin এর oxide ব্যবহার করা হতো তাহলে কি ব্যাটারি কাজ করত? এক কথায় উত্তরটি বেশ সহজ।-"না! করত না। করলেও সেটা খুব দূর্বল ব্যাটারি হত " কিন্তু কেনো করত না অথবা lead ও tin oxide এর electro negativity কাছাকাছি হওয়া সত্বেও কেন tin-oxide ব্যবহৃত ব্যাটারি দূর্বল হতো- এই প্রশ্নগুলোর উত্তর classical chemical theory দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায়নি।
Classical chemical theory ব্যর্থ হলেও আইনস্টাইনের relativity ঠিকই এখানে আলোর পথ দেখিয়েছে
। Dr. Pyykko এর বিশ্লেষন অনুযায়ী - "lead এর proton এর সংখ্যা (Pb=82) tin এর proton সংখ্যার (Sn=50) চেয়ে বেশি। তাই lead এর nucleus এর positive charge, tin অপেক্ষা বেশি, ফলে lead এর বহিঃস্তরের ইলেকট্রনগুলিকে nucleus অত্যন্ত শক্তিশালীভাবে আকর্ষন করে থাকে।
এই আকর্ষন বলে কারণে প্রত্যেক ইলেকট্রন আলোর গতির প্রায় ৬০% বেগে গতিশীল হয়ে ছুটতে থাকে।
আইনস্টাইন এর থিওরী
অনুযায়ী তাহলে, যে atom এর mass বেশি, তার energy বেশি হবে। যেহেতু lead এর atomic mass তুলনামূলকভাবে বেশি সেহেতু lead হতে আমরা বেশি energy আশা করতে পারি।
Dr. Pyykko ও তার সহকর্মীরা মিলে এই নতুন hypothesis টাকে পরীক্ষা করার জন্য দু'টি কম্পিউটার মডেল তৈরি করেন, যার একটি তাদের নতুন hypothesis অনুযায়ী কাজ করতে সক্ষম । মজার ব্যাপার, relativistic simulations ব্যবহার করে এই কম্পিউটারটি lead-acid ব্যাটারির voltage প্রায় একদম সঠিকভাবে নিরুপন করতে সক্ষম হয়।
এই অভূতপূর্ব আবিস্কারটি heavy-element chemistry এর ক্ষেত্রে যে হইচই ফেলে দিয়েছে, একথাটি আলাদা করে আর বলার অপেক্ষা রাখে না। Classical chemical theory প্রয়োগ করে রসায়নবীদরা যেসব মৌলকে ব্যাটারি তৈরির ক্ষেত্রে অযোগ্য ঘোষনা করেছিলেন সেগুলোও এখন আবার বিবেচনায় আনার কথা চিন্তা করা হচ্ছে। দেখা যাক, কি ঘটে !!!!!
Reference: Einstein and car batteries: A spark of genius
একটা গাড়ি স্টার্ট নেবার পেছনের গাড়ির ব্যাটারির রাসায়নিক প্রক্রিয়াটিকে আইনস্টাইনের Theory of Special Relativity র মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা যায়!! কিছুদিন আগে University of Helsinki এর Dr. Pekka Pyykko ও তার সহকর্মীরা গবেষনা করে বের করেছেন যে গাড়িতে ব্যবহৃত সাধারণ ব্যাটারির অনু-পরামাণু লেভেল এর কার্যকারীতা পুরোপুরি ভাবেই আইনস্টাইনের Special Relativity মেনে চলে।
Lead-acid ব্যাটারি একাধিক ছোট ছোট cell এর সমন্বয়ে গঠিত। প্রতিটা cell এ দু'টি করে lead-oxide এর electrode থাকে এবং সম্পুর্ণ জিনিষটি sulphuric acid এর একটা দ্রবনে ডোবানো থাকে।
Classical chemical theory অনুযায়ী tin-oxide এর electro negativity প্রায় lead-oxide এর কাছাকাছি। প্রশ্ন চলে আসে, electrode এ যদি lead এর বদলে tin এর oxide ব্যবহার করা হতো তাহলে কি ব্যাটারি কাজ করত? এক কথায় উত্তরটি বেশ সহজ।-"না! করত না। করলেও সেটা খুব দূর্বল ব্যাটারি হত " কিন্তু কেনো করত না অথবা lead ও tin oxide এর electro negativity কাছাকাছি হওয়া সত্বেও কেন tin-oxide ব্যবহৃত ব্যাটারি দূর্বল হতো
- এই প্রশ্নগুলোর উত্তর classical chemical theory দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায়নি।Classical chemical theory ব্যর্থ হলেও আইনস্টাইনের relativity ঠিকই এখানে আলোর পথ দেখিয়েছে
। Dr. Pyykko এর বিশ্লেষন অনুযায়ী - "lead এর proton এর সংখ্যা (Pb=82) tin এর proton সংখ্যার (Sn=50) চেয়ে বেশি। তাই lead এর nucleus এর positive charge, tin অপেক্ষা বেশি, ফলে lead এর বহিঃস্তরের ইলেকট্রনগুলিকে nucleus অত্যন্ত শক্তিশালীভাবে আকর্ষন করে থাকে।এই আকর্ষন বলে কারণে প্রত্যেক ইলেকট্রন আলোর গতির প্রায় ৬০% বেগে গতিশীল হয়ে ছুটতে থাকে।
আইনস্টাইন এর থিওরী
Dr. Pyykko ও তার সহকর্মীরা মিলে এই নতুন hypothesis টাকে পরীক্ষা করার জন্য দু'টি কম্পিউটার মডেল তৈরি করেন, যার একটি তাদের নতুন hypothesis অনুযায়ী কাজ করতে সক্ষম । মজার ব্যাপার, relativistic simulations ব্যবহার করে এই কম্পিউটারটি lead-acid ব্যাটারির voltage প্রায় একদম সঠিকভাবে নিরুপন করতে সক্ষম হয়।
এই অভূতপূর্ব আবিস্কারটি heavy-element chemistry এর ক্ষেত্রে যে হইচই ফেলে দিয়েছে, একথাটি আলাদা করে আর বলার অপেক্ষা রাখে না। Classical chemical theory প্রয়োগ করে রসায়নবীদরা যেসব মৌলকে ব্যাটারি তৈরির ক্ষেত্রে অযোগ্য ঘোষনা করেছিলেন সেগুলোও এখন আবার বিবেচনায় আনার কথা চিন্তা করা হচ্ছে। দেখা যাক, কি ঘটে !!!!!
Reference: Einstein and car batteries: A spark of genius
