তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার

লেখক - তপন কুমার বিশ্বাস

এক্স-রশ্মির আবিস্কারক ভিলহেলম কনরাড রোয়েন্টগেন,২৮ ডিসেম্বর ১৮৯৬ “প্রসিডিংস  অব দ্য উর্জবার্গ ফিজিক্যাল মেডিক্যাল  সোসাইটি  জার্ণালে “এক্স-রশ্মি আবিস্কার সম্পর্কে তাঁর গবেষণাপত্র  পাঠিয়েছিলেন। এর পাশাপাশি, ইয়োরোপের প্রায় সমস্ত বিশিষ্ট বিজ্ঞানীদের কাছেও গবেষণাপত্রটি নিজের  হাতে, উর্জবার্গ পোস্ট অফিসের মাধ্যমে পাঠিয়ে দিয়েছিলেন। এক্স-রশ্মি সম্পর্কে রোয়েন্টগেনের গবেষণাপত্রটি সমকালীন  বিজ্ঞানী ও  চিকিৎসক মহলে তুমুল আগ্রহ ও উদ্দীপনা সঞ্চার করেছিল। ঢল   নেমেছিল এক্স-রশ্মি সংক্রান্ত  গবেষণার।

রোয়েন্টগেনের গবেষণাপত্র নিয়ে আলোচনার জন্য ২০ ফেব্রুয়ারী ১৮৯৬,প্যারিসের 'অ্যাকাদেমি দেস সায়েন্সেসে'র  এক সভা আহ্বান করা হয়েছিল। অন্যান্য সদস্যদের সঙ্গে আন্তয়েন হেনরী বেকারেল ও বিশিষ্ট গণিতবিদ জুল হেনরী পঁয়েকার এই সভায় উপস্থিত ছিলেন। একফাঁকে   পঁয়েকারকে বেকারেল জিজ্ঞাসা করলেন,“আচ্ছা,তড়িৎমোক্ষণ কাচনলটির (ক্রুকস টিউব)কোন দিক দিয়ে এক্স-রশ্মি নির্গত হচ্ছে? “(অনুবাদ -লেখক) “উত্তরে বেকারেল বললেন,” বদ্ধ কাচনলটির ভিতর যে প্রান্তে নেগেটিভ ইলেকট্রোড রয়েছে, তার বিপরীত দিকে কাচনলের দেওয়ালের যেখানটায় স্ফুরদীপ্তি (ফসফোরেসসেন্স) হতে দেখা যাচ্ছে, সেইখান থেকে নির্গত হচ্ছে বলে মনে হয়। “(অনুবাদ – লেখক)। প্রকৃতিতে বহু পদার্থ আলোক বা অন্য কোনো বিকিরণ শোষণ করে আলোকদীপ্তি ছড়ায়। সাধারণত আলোক  উৎসের কম বা বেশী তাপমাত্রা থাকে যা আমরা অনুভব করতে পারি। কিন্তু ফসফোরেসন্সের ক্ষেত্রে তেমন হয় না।

পঁয়েকারের উত্তরটি বেশ মনে ধরলো হেনরী বেকারেলের। স্ফুরদীপ্তি ও প্রতিদীপ্তি (ফসফোরেসেন্স অ্যান্ড ফ্লুওরেসসেন্স) সম্পর্কে একাধিক গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়েছে তাঁর; এই বিষয়ে তিনি অন্যতম অগ্রগণ্য বিশেষজ্ঞ। তাঁর পিতা আলেকজান্দর এডমন্ড বেকারেল ফ্লুয়োরেসসেন্স সম্পর্কে একজন বিশেষজ্ঞ  ছিলেন। ফ্লুয়োরোস্কোপ যন্ত্র ডিজাইন করে তার সাহায্যে ফ্লুয়োরেসেন্সের স্থায়িত্বকাল ও শক্তির তীব্রতা পরিমাপ করেছিলেন এডমন্ড বেকারেল। হেনরী  বেকারেলের পিতামহ আন্তয়েন সিজার বেকারেল, তিনিও  ফ্লুয়োরেসসেন্স সম্পর্কে গবেষণা করেছেন। এ সম্পর্কে পুস্তকও রয়েছে তাঁর।

হেনরী বেকারেল মনস্থির করলেন, ফসফোরেসসেন্স ও অদৃশ্য এক্স-রশ্মির  মধ্যে কোনো যোগসূত্র আছে কিনা, থাকলে তার প্রকৃতি ও ধর্ম কেমন,  তা ভালোভাবে অনুসন্ধান করে দেখবেন তিনি। সমস্ত প্রতিপ্রভ (লুমিনেসসেন্ট) পদার্থ আলোক বা উপযুক্ত যেকোনো বিকিরণের ক্রিয়ায় উদ্দীপিত হয়ে উঠে, অদৃশ্য এক্স-রশ্মি উৎপন্ন করে কিনা তারও অনুসন্ধান করবেন।  স্ফুরদীপ্তিশীল (ফসফোরেসসেন্ট) বিভিন্ন যৌগ ও খনিজের বর্ণালী বিশ্লেষণ করে তিনি বুঝতে পেরেছিলেন, ইউরেনিয়াম যৌগ তাঁর অনুসন্ধানের বিষয়ে সবচেয়ে কার্যকরী হতে পারে। তাছাড়া তাঁর পিতার সঙ্গে সহকারী হিসাবে গবেষণার সূত্রে হেনরী বেকারেল  ফসফোরেসসেন্স সম্পর্কে ভালোরকম অবহিত ছিলেন। হেনরীর পিতা কিছু কিছু ইউরেনিয়াম যৌগের অলোক শোষণজনিত স্ফুরদীপ্তি সম্পর্কে গবেষণা করেছিলেন। পিতার মৃত্যুর পর এই কাজগুলি নিয়ে আরো নিবিড় অনুসন্ধান করেছিলেন হেনরী। এভাবে ইউরেনিয়াম যৌগের ধরণধারণ সম্পর্কে সম্যক অবহিত ছিলেন হেনরী। ল্যাবিটরিতে কাজকর্ম সম্পর্কে যথেষ্ট দক্ষতা ছিল তাঁর। জানতেন ফোটোগ্রাফি সম্পর্কে টেকনিক্যাল খুটিনাটি।  

 এখন ইউরেনিয়াম সম্পর্কে যেরকম বিধিনিষেধ রয়েছে বা ইউরেনিয়াম যেরকম কাঙ্ক্ষিত ও দুর্লভ পদার্থ, তার ছিটেফোঁটাও বেকারেলের যুগে ছিল না। প্রকৃতির আর পাঁচটা অতি সাধারণ পদার্থের মতই সাদামাটা, অন্তত সেরকমই ভাবা হত। কাচের উপর হলুদ সবুজ নক্সা অঙ্কনের জন্য ছাড়া, ইউরেনিয়াম আর তেমন কোনো কাজে লাগতো না। তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার ও তার পথ বেয়ে পরমাণু বোমা বিস্ফোরণ, ইউরেনিয়াম সম্পর্কে মানুষের ধ্যানধারণাকে একেবারে পালটিয়ে দিয়েছে। মানব ইতিহাসের গতিপথের ধারাও পালটিয়ে দিয়েছে। বিজ্ঞানে নবযুগের সূচনা করেছে।

ফসফোরেসেন্ট পদার্থ হিসাবে ইউরেনিয়াম-পটাশিয়াম ডবল সালফেট রাসায়নিক নিয়ে অনুসন্ধান শুরু করে দিলেন হেনরী বেকারেল। পুরু কালো কাগজের খামের ভিতর ফটোগ্রাফিক প্লেট রেখে দিয়ে, খামের উপর খানিকটা   রাসায়নিক রেখে, দীর্ঘ কয়েক ঘন্টা উজ্জ্বল সূর্যালোকে রেখে দিলেন। তারপর ফটোগ্রাফিক প্লেটটি ডেভেলপ করে হেনরী বেকারেল দেখলেন, রাসায়নিকটির স্পষ্ট অবয়ব ফুটে উঠেছে ফটোগ্রাফিক  প্লেটটিতে। ফোটোগ্রাফিক প্লেট ও রাসায়নিকের মধ্যবর্তী স্থানে তামার তৈরী ক্রস, অ্যালুমিনিয়ামের মেডাল ইত্যাদি  রেখে দিয়ে, তাদেরও হুবহু অবয়ব ফোটোগ্রাফিক প্লেটের উপর ফুটে উঠেছে দেখা গেল। কালো কাগজের মোড়কের ভিতর থাকার ফলে, সূর্যের আলো কোনোভাবেই ফোটোগ্রাফিক প্লেটে  পৌঁছাতে পারা সম্ভব ছিল না। তাই  বেকারেল অনুমান করলেন, ইউরেনিয়াম-পটাশিয়াম সালফেট যৌগটি থেকে নির্গত অজ্ঞাত কোনো অদৃশ্য বিকিরণ কালো কাগজ ভেদ করে ফোটোগ্রাফিক প্লেটটিতে রাসায়নিকটির অবয়ব ফুটিয়ে তুলেছে। প্রাথমিকভাবে তাঁর মনে হল, রাসায়নিকটি সূর্যালোক শোষণ  করবার ফলে, তার থেকে এক্স-রশ্মি নির্গত হয়েছে; যা কালো কাগজ ভেদ করে ফোটোগ্রাফিক প্লেটে পৌঁছিয়ে গিয়ে, তার উপর রাসায়নিকটির ও অন্যন্য ধাতব বস্তুর ছবি ফুটিয়ে তুলেছে। তাঁর এই পরীক্ষা,  পর্যবেক্ষণ ও অনুমানের কথা হেনরী বেকারেল অ্যাকাদেমি ডেস সায়েন্সেসকে এক লিখিত রিপোর্টে  জানিয়ে দিলেন। তারিখটা  ২৪ ফেব্রুয়ারী , ১৮৯৬।

তাঁর অনুমান সঠিক কিনা তা যাচাই করবার জন্য, হেনরী বেকারেল নতুনভাবে পরীক্ষাটি করে দেখবার সিদ্ধান্ত নিলেন। নতুন ফোটোগ্রাফিক প্লেট তৈরী  করে, আগের বারের মত একইরকমভাবে রাসায়নিকটি তার উপর  রেখে সূর্যের আলোয় রেখে দিলেন। কিন্তু আকাশ মেঘে ঢেকে গেল।   ২৫ ফেব্রুয়ারীর পর থেকে ২৮ ফেব্রুয়ারী ঘন মেঘে ঢাকা রইলো প্যারিসের আকাশ, মাঝে মাঝে বৃষ্টি। ১৮৯৬ লিপ ইয়ার; ২৯ ফেব্রুয়ারিতেও যখন আকাশ পরিষ্কার হল না, তখন সূর্যালোকে কয়েক ঘন্টা রেখে দিয়ে, তারপর ফটোগ্রাফিক প্লেট ডেভেলপ করবার ভাবনা পরিত্যাগ করতেই হল। সূর্যের দেখা নেই বলে, রাসায়নিকটিসহ ফোটোগ্রাফিক প্লেটটি, তাঁর টেবিলের ড্রয়ারের ভিতর অন্ধকারে  রেখে দিয়েছিলেন তিনি। ২ মার্চ ১৮৯৬, অ্যাকাদেমির পরবর্তী সভা রয়েছে। ঐ সভায় পরীক্ষার ফলাফল পেশ না করে পরবর্তী সভার জন্য অপেক্ষা করতে মন চাইলো না হেনরী বেকারেলের। দেরী হয়ে যাবে।

অতএব ১ মার্চ ১৮৯৬, অন্ধকার ড্রয়ার থেকে বার করে নিয়ে, তিনি ফটোগ্রাফিক প্লেটটি  ডেভেলপ করে ফেললেন। তাজ্জব বনে গেলেন হেনরী।! ফোটোগ্রাফিক প্লেটের উপর ঐ রাসায়নিকটির দিব্বি এক অবয়ব ফুটে উঠেছে; ২৪ তারিখের থেকে তা যেন আরো বেশী সুস্পষ্ট। সঙ্গে সঙ্গে হেনরী বেকারেল বুঝতে পারলেন, যৌগটি থেকে নির্গত ফসফোরেসেন্সের জন্য নয়, অদৃশ্য কোনো নতুন রশ্মি নির্গত হচ্ছে বলে এমন হচ্ছে, এবং তার জন্য সূর্যের আলো  অপরিহার্য নয়।  ১৮৯৬ সালের ২ মার্চ তিনি তাঁর এই পর্যবেক্ষণ অ্যাকাদেমি দেস সায়েন্সেসকে জানিয়ে দিলেন।

পরবর্তী বিভিন্ন পরীক্ষা থেকে বোঝা গেল, ইউরেনিয়াম যৌগ থেকে সবসময়  স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ ঘটছে। তিনি অবশ্য প্রথম প্রথম ভেবেছিলেন্ যে, এক্ষেত্রে ইউরেনিয়াম-পটাশিয়াম   যৌগটি থেকে দীর্ঘস্থায়ী (লং লিভড) ফসফোরেসসেন্সের জন্য এমন ঘটছে। কিন্তু শীঘ্রই দেখা গেল, ফসফোরেসসেন্ট নয় ইউরেনিয়ামঘটিত এমন যৌগ থেকেও, এমন বিকিরণ ঘটছে। অর্থাৎ ফসফোরেসসেন্ট পদার্থ থেকেই বিকিরণটি ঘটে থাকে, এমন নয়।  হেনরী বেকারেল এটাও লক্ষ্য করেছিলেন যে, এই বিকিরণের সঙ্গে অতি সম্প্রতি  রোয়েন্টগেনের আবিস্কার করা এক্স-রশ্মির কিছু সাদৃশ্য আছে। কিন্তু এক্স-রশ্মি তড়িত নিরপেক্ষ, তা দিয়ে মানবদেহের ভিতরের হাড়ের ছবি বা মাংসপেশির হালকা ছবি তোলা যায়।  কিন্তু দেখা গেল, চৌম্বক ক্ষেত্রে বেকারেলের দেখা নতুন রশ্মিটি বিক্ষিপ্ত হয়। তার মানে, নতুন রশ্মিটিতে তড়িত-আহিত কণিকা রয়েছে। নতুন রশ্মিটি তড়িতনিরপেক্ষ নয়। নতুন রশ্মিটি ব্যবহার করে এক্স-রশ্মির মত মানবদেহের ভিতরের ছবি তোলা যায় না। অর্থাৎ নতুন রশ্মিটি এক্স-রশ্মি নয়। আবার নতুন রশ্মিটির ক্ষেত্রে সাধারণ আলোকরশ্মির মত, প্রতিফলন বা প্রতিসরণ  হয় না। এসবের থেকে নিশ্চিতভাবে বোঝা গেল, এটি এক সম্পূর্ণ নতুন রশ্মি। তখনকার মত রশ্মিটির নাম দেওয়া হল, বেকারেল রশ্মি বা ইউরেনিয়াম রশ্মি।

এরপর হেনরী বেকারেল আরো কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ কাজ করেছেন। শীঘ্রই ১৯০০ সালের মধ্যে তিনি বুঝতে পারেন যে, তাঁর আবিস্কার করা বিকিরণের ভিতর এমন কণিকা রয়েছে,  বৈদ্যুতিক বা চৌম্বক উভয় শক্তিক্ষেত্রেই  যার বিক্ষেপ (ডিফ্লেকশন) ঘটে। কনিকাটি এখন বিটা-কণিকা নামে পরিচিত। এই বিক্ষেপের পরিমাণও তিনি পরিমাপ করেছিলেন। বিটা-,কণিকার ভর ও আধানের অনুপাত ( চার্জ অ্যান্ড মাস রেশিও,  ই/এম) নির্ণয় করে তিনি বুঝতে পেরেছিলেন,  বিটা-কণিকা যাদের বলি, তারা আসলে ইলেকট্রন।  জোসেফ জন থমসন তখন সবেমাত্র ইলেকট্রণ আবিস্কার করেছেন। এছাড়াও    ইউরেনিয়ামের মধ্যেকার তখাকথিত সক্রিয় ইউরেনিয়াম-এক্স এর বিকিরণ ক্ষমতা ধীরে ধীরে হ্রাস পাওয়া এবং সদ্য সদ্য প্রস্তুত করা ইউরেনিয়াম যৌগের ধীরে ধীরে বিকিরণক্ষমতা পুনরায় অর্জন করার রহস্যও   উন্মোচন করেন হেনরী বেকারেল। এইসব  আবিস্কারের জন্য আন্তন হেনরী বেকারেল ১৯০১ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরষ্কার লাভ করেন। নোবেল পুরষ্কারের সাইটেশনে নোবেল কমিটি হেনরী বেকারেলের নোবেল পুরষ্কারপ্রাপ্তি সম্পর্কে  বলেছেন, “ইন রিকগনিশন অব দ্য এক্সট্রাঅর্ডিনারি সারভিসেসপ হি হ্যাজ রেন্ডার্ড বাই হিজ ডিসকভারি অব স্পনটেনিয়াস রেডিয়েশন। “

হেনরীর আবিস্কার এক্স-রশ্মি আবিষ্কারের মত সাড়া জাগাতে পারেনি। প্রায় অবহেলিত থেকে যাচ্ছিল হেনরীর আবিষ্কার। পিয়ের কুরী ও তাঁর অগ্রজ জ্যাকুইস কুরী অত্যন্ত সুক্ষ্ম ও সংবেদী ইলেকট্রোমিটার আবিষ্কার করেছিলেন। এই ইলেকট্রোমিটারের সা্হায্যে  ইউরেনিয়াম যৌগের চারপাশের বায়ুর আয়নিত হওয়ার পরিমাণ ও স্থায়িত্বকাল নির্ণয় করেছিলেন মেরী স্কলোডৌস্কা কুরী। ইউরেনিয়ামের চারপাশের বায়ু আয়নিত হয়, এটি আবিষ্কার করেছিলেন হেনরী বেকারেল। অনুসন্ধান করতে করতে মেরী কুরী দেখলেন, থোরিয়াম থেকেও অদৃশ্য বিকিরণ নির্গত  হয়ে চলেছে। একই সময়ে পৃথকভাবে গেরহার্ড কার্ল স্মিডট জানালেন, থোরিয়াম থেকে এই স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ ঘটে, তা তিনিও পর্যবেক্ষণ করেছেন।

 বোঝা গেল ইউরেনিয়াম একা নয়, থোরিয়ামের মত পদার্থেরও স্বতঃস্ফূর্ত  বিকিরণক্ষমতা  রয়েছে। তাহলে আরো অনেক এরকম পদার্থ নিশ্চয়ই রয়েছে। অনুসন্ধান করলে দেখা মিলবে। মেরী কুরী  বেকারেল রশ্মি বা ইউরেনিয়াম রশ্মির নাম দিলেন “ রেডিও অ্যাকটিভিটি “। ইতিমধ্যে পিয়ের কুরীও মেরীর সঙ্গে গবেষণায় যোগ দিয়েছেন। দীর্ঘ কয়েক বছর কঠোর অনুসন্ধান করে পিয়ের ও মেরী আবিষ্কার করলেন প্রথমে পোলোনিয়াম ও তারপর মারাত্মক তেজস্ক্রিয় রেডিয়াম। এইসব আবিষ্কারের জন্য হেনরী বেকারেলের সঙ্গে পিয়ের কুরী ও মেরী স্কলোডৌস্কা কুরী উভয়েই ১৯০১ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরষ্কার লাভ করেন।।