Atomic Nucleus (পরমাণুর নিউক্লিয়াস)

This chapter has

Atomic Nucleus (পরমাণুর নিউক্লিয়াস) — quick revision notes

This chapter covers radioactivity — its discovery, the nature and properties of alpha, beta and gamma rays, how α- and β-emission change the atomic number and mass number, and its uses — and nuclear energy from fission and fusion, explained by Einstein's mass–energy relation E = mc².

• Radioactivity was discovered by Henri Becquerel in 1896 in uranium compounds; Marie and Pierre Curie later discovered the radioactive elements polonium and radium.১৮৯৬ সালে হেনরি বেকেরেল ইউরেনিয়ামের যৌগে তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার করেন; পরে মেরি কুরি ও পিয়ের কুরি তেজস্ক্রিয় মৌল পোলোনিয়াম ও রেডিয়াম আবিষ্কার করেন।
• Radioactivity is a nuclear phenomenon: it is spontaneous and is not affected by temperature, pressure or chemical combination. Uses: cobalt-60 in cancer treatment, carbon-14 to find the age of fossils and old wooden objects, and radioactive tracers in medicine, agriculture and industry.তেজস্ক্রিয়তা একটি নিউক্লীয় ঘটনা: এটি স্বতঃস্ফূর্ত এবং উষ্ণতা, চাপ বা রাসায়নিক সংযোগের দ্বারা প্রভাবিত হয় না। ব্যবহার: ক্যানসার চিকিৎসায় কোবাল্ট-৬০, জীবাশ্ম ও প্রাচীন কাঠের বস্তুর বয়স নির্ণয়ে কার্বন-১৪ এবং চিকিৎসা, কৃষি ও শিল্পে তেজস্ক্রিয় ট্রেসার।
• α-particle = helium nucleus (charge +2e, mass about 4 u); β-particle = fast-moving electron emitted from the nucleus (charge −e); γ-ray = electromagnetic wave of very short wavelength with no charge and no mass.আলফা কণা = হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (আধান +2e, ভর প্রায় ৪ u); বিটা কণা = নিউক্লিয়াস থেকে নির্গত দ্রুতগামী ইলেকট্রন (আধান −e); গামা রশ্মি = অতি ক্ষুদ্র তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, যার আধান ও ভর নেই।
• Penetrating power: γ > β > α. Ionising power: α > β > γ. α- and β-particles are deflected by electric and magnetic fields (in opposite directions); γ-rays are not deflected.ভেদনক্ষমতা: γ > β > α। আয়নন ক্ষমতা: α > β > γ। তড়িৎক্ষেত্র ও চৌম্বকক্ষেত্রে আলফা ও বিটা কণা (বিপরীত দিকে) বিচ্যুত হয়; গামা রশ্মি বিচ্যুত হয় না।
• α-emission: mass number decreases by 4 and atomic number by 2. β-emission: a neutron changes into a proton, so the atomic number increases by 1 and the mass number stays the same. γ-emission changes neither.আলফা নিঃসরণে ভরসংখ্যা ৪ এবং পারমাণবিক সংখ্যা ২ কমে। বিটা নিঃসরণে একটি নিউট্রন প্রোটনে পরিণত হয়, তাই পারমাণবিক সংখ্যা ১ বাড়ে কিন্তু ভরসংখ্যা অপরিবর্তিত থাকে। গামা নিঃসরণে কোনোটিই বদলায় না।
• Units of radioactivity: curie (1 Ci = 3.7 × 10¹⁰ disintegrations per second) and the SI unit becquerel (1 Bq = 1 disintegration per second).তেজস্ক্রিয়তার একক: কুরি (১ Ci = প্রতি সেকেন্ডে ৩.৭ × ১০¹⁰টি বিঘটন) এবং SI একক বেকেরেল (১ Bq = প্রতি সেকেন্ডে ১টি বিঘটন)।
• Einstein's mass–energy relation E = mc²: a tiny loss of mass releases an enormous amount of energy; 1 u (amu) of mass is equivalent to about 931 MeV of energy.আইনস্টাইনের ভর-শক্তি তুল্যতা সম্পর্ক E = mc²: সামান্য ভর হ্রাসেও বিপুল শক্তি নির্গত হয়; ১ u (amu) ভরের তুল্য শক্তি প্রায় ৯৩১ MeV।
• Nuclear fission: a heavy nucleus such as ²³⁵U, struck by a slow neutron, splits into two lighter nuclei, releasing energy and 2–3 neutrons that can cause a chain reaction (nuclear reactor, atom bomb). Nuclear fusion: light nuclei (hydrogen) combine to form helium at a very high temperature — the source of the Sun's energy and the principle of the hydrogen bomb.নিউক্লীয় বিভাজন: ²³⁵U-এর মতো ভারী নিউক্লিয়াসকে ধীরগতির নিউট্রন আঘাত করলে সেটি দুটি হালকা নিউক্লিয়াসে ভেঙে যায় এবং শক্তি ও ২–৩টি নিউট্রন নির্গত হয়, যা শৃঙ্খল বিক্রিয়া ঘটাতে পারে (পরমাণু চুল্লি, পরমাণু বোমা)। নিউক্লীয় সংযোজন: অতি উচ্চ উষ্ণতায় হালকা নিউক্লিয়াস (হাইড্রোজেন) মিলে হিলিয়াম তৈরি করে — এটি সূর্যের শক্তির উৎস এবং হাইড্রোজেন বোমার মূলনীতি।

Exam tip: Atomic Nucleus carries about 5 marks: one MCQ, one very short item (unit of radioactivity, nature or charge of an α-particle, which ray is not deflected, source of the Sun's energy) and one 3-mark answer comparing α, β and γ rays or explaining fission and fusion with E = mc².'পরমাণুর নিউক্লিয়াস' অধ্যায় থেকে প্রায় ৫ নম্বর আসে: একটি MCQ, একটি অতিসংক্ষিপ্ত প্রশ্ন (তেজস্ক্রিয়তার একক, আলফা কণার প্রকৃতি বা আধান, কোন রশ্মি বিচ্যুত হয় না, সূর্যের শক্তির উৎস) এবং আলফা, বিটা ও গামা রশ্মির তুলনা বা E = mc² দিয়ে নিউক্লীয় বিভাজন ও সংযোজনের ব্যাখ্যা নিয়ে একটি ৩ নম্বরের প্রশ্ন।

Atomic Nucleus (পরমাণুর নিউক্লিয়াস) — solved practice questions

12 Madhyamik Physical Science (ভৌতবিজ্ঞান) questions with step-by-step solutions. Attempt each, then reveal the answer.

1. Q1easy

   Who discovered radioactivity?

   তেজস্ক্রিয়তা কে আবিষ্কার করেন?
   • AMarie Curieমেরি কুরি
   • BHenri Becquerelহেনরি বেকেরেল
   • CErnest Rutherfordআর্নেস্ট রাদারফোর্ড
   • DAlbert Einsteinঅ্যালবার্ট আইনস্টাইন
   Show answer & solution

   Correct answer: (B) Henri Becquerel

   Henri Becquerel discovered radioactivity in 1896 while studying uranium salts. Marie and Pierre Curie later discovered polonium and radium; the SI unit of radioactivity, the becquerel, is named after him.

   ১৮৯৬ সালে ইউরেনিয়াম লবণ নিয়ে গবেষণার সময় হেনরি বেকেরেল তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার করেন। পরে মেরি ও পিয়ের কুরি পোলোনিয়াম ও রেডিয়াম আবিষ্কার করেন; তেজস্ক্রিয়তার SI একক বেকেরেল তাঁর নামেই।
2. Q2easy

   Which radioactive isotope is used to estimate the age of fossils and ancient wooden objects?

   জীবাশ্ম ও প্রাচীন কাঠের বস্তুর বয়স নির্ণয়ে কোন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ ব্যবহৃত হয়?
   • ACobalt-60কোবাল্ট-৬০
   • BIodine-131আয়োডিন-১৩১
   • CCarbon-14কার্বন-১৪
   • DUranium-235ইউরেনিয়াম-২৩৫
   Show answer & solution

   Correct answer: (C) Carbon-14

   Living things take in carbon-14; after death the amount of C-14 decreases at a known rate, so measuring what remains gives the age (carbon dating). Cobalt-60 is used in cancer therapy, iodine-131 in thyroid treatment and uranium-235 as nuclear fuel.

   জীবিত অবস্থায় জীবদেহে কার্বন-১৪ গৃহীত হয়; মৃত্যুর পর নির্দিষ্ট হারে C-14-এর পরিমাণ কমতে থাকে, তাই অবশিষ্ট পরিমাণ মেপে বয়স জানা যায় (কার্বন ডেটিং)। কোবাল্ট-৬০ ক্যানসার চিকিৎসায়, আয়োডিন-১৩১ থাইরয়েডের চিকিৎসায় এবং ইউরেনিয়াম-২৩৫ নিউক্লীয় জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয়।
3. Q3easy

   An α-particle is the nucleus of a/an ____ atom.

   আলফা কণা হলো ____ পরমাণুর নিউক্লিয়াস।
   • Ahydrogenহাইড্রোজেন
   • Blithiumলিথিয়াম
   • Cneonনিয়ন
   • Dheliumহিলিয়াম
   Show answer & solution

   Correct answer: (D) helium

   An α-particle has 2 protons and 2 neutrons, exactly like a helium nucleus (⁴₂He), so it carries a charge of +2e and has a mass of about 4 u.

   আলফা কণায় ২টি প্রোটন ও ২টি নিউট্রন থাকে — ঠিক হিলিয়াম নিউক্লিয়াসের (⁴₂He) মতো — তাই এর আধান +2e এবং ভর প্রায় ৪ u।
4. Q4medium

   Which statement about radioactivity is correct?

   তেজস্ক্রিয়তা সম্পর্কে কোন বিবৃতিটি সঠিক?
   • AThe rate of radioactive decay increases when the substance is heated strongly.পদার্থকে খুব উত্তপ্ত করলে তেজস্ক্রিয় বিঘটনের হার বেড়ে যায়।
   • Bβ-particles come from the electron shells outside the nucleus.বিটা কণা নিউক্লিয়াসের বাইরের ইলেকট্রন কক্ষ থেকে নির্গত হয়।
   • CRadioactivity is a nuclear phenomenon and is not affected by chemical combination.তেজস্ক্রিয়তা একটি নিউক্লীয় ঘটনা এবং রাসায়নিক সংযোগের দ্বারা প্রভাবিত হয় না।
   • Dγ-rays are deflected the most in a magnetic field.চৌম্বকক্ষেত্রে গামা রশ্মি সবচেয়ে বেশি বিচ্যুত হয়।
   Show answer & solution

   Correct answer: (C) Radioactivity is a nuclear phenomenon and is not affected by chemical combination.

   Radioactivity comes from an unstable nucleus, so temperature, pressure or chemical combination cannot change it. β-particles are produced inside the nucleus when a neutron turns into a proton, and γ-rays carry no charge, so they are not deflected at all.

   তেজস্ক্রিয়তার উৎস অস্থায়ী নিউক্লিয়াস, তাই উষ্ণতা, চাপ বা রাসায়নিক সংযোগ একে বদলাতে পারে না। নিউক্লিয়াসের মধ্যে একটি নিউট্রন প্রোটনে পরিণত হলে বিটা কণা তৈরি হয়, আর গামা রশ্মি আধানহীন বলে মোটেই বিচ্যুত হয় না।
5. Q5medium

   Which is the correct order of the penetrating power of radioactive rays?

   তেজস্ক্রিয় রশ্মিগুলির ভেদনক্ষমতার সঠিক ক্রম কোনটি?
   • Aα > β > γα > β > γ
   • Bγ > β > αγ > β > α
   • Cβ > γ > αβ > γ > α
   • Dβ > α > γβ > α > γ
   Show answer & solution

   Correct answer: (B) γ > β > α

   γ-rays (no charge, no mass) penetrate the most — even several cm of lead — β-particles less, and α-particles the least (a sheet of paper stops them). Ionising power follows the reverse order, α > β > γ.

   আধান ও ভরহীন গামা রশ্মির ভেদনক্ষমতা সবচেয়ে বেশি — কয়েক cm পুরু সিসাও ভেদ করতে পারে — বিটা কণার তার চেয়ে কম, আর আলফা কণার সবচেয়ে কম (একটি কাগজের পাতাতেই আটকে যায়)। আয়নন ক্ষমতার ক্রম ঠিক উল্টো, α > β > γ।
6. Q6medium

   Match the left column with the right column: (a) α-particle, (b) β-particle, (c) γ-ray; (i) charge −e, (ii) no charge, (iii) charge +2e.

   বামস্তম্ভের সঙ্গে ডানস্তম্ভ মেলাও: (a) আলফা কণা, (b) বিটা কণা, (c) গামা রশ্মি; (i) আধান −e, (ii) আধানহীন, (iii) আধান +2e।
   • A(a)-(iii), (b)-(i), (c)-(ii)(a)-(iii), (b)-(i), (c)-(ii)
   • B(a)-(i), (b)-(iii), (c)-(ii)(a)-(i), (b)-(iii), (c)-(ii)
   • C(a)-(iii), (b)-(ii), (c)-(i)(a)-(iii), (b)-(ii), (c)-(i)
   • D(a)-(ii), (b)-(i), (c)-(iii)(a)-(ii), (b)-(i), (c)-(iii)
   Show answer & solution

   Correct answer: (A) (a)-(iii), (b)-(i), (c)-(ii)

   An α-particle is a helium nucleus (+2e), a β-particle is an electron (−e), and a γ-ray is an electromagnetic wave with no charge — which is why γ-rays are not deflected by electric or magnetic fields.

   আলফা কণা হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (+2e), বিটা কণা ইলেকট্রন (−e), আর গামা রশ্মি আধানহীন তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ — এজন্যই তড়িৎক্ষেত্র বা চৌম্বকক্ষেত্রে গামা রশ্মি বিচ্যুত হয় না।
7. Q7medium

   Radium-226 (atomic number 88) emits one α-particle. What are the mass number and atomic number of the daughter nucleus?

   রেডিয়াম-২২৬ (পারমাণবিক সংখ্যা ৮৮) একটি আলফা কণা নিঃসরণ করে। উৎপন্ন নিউক্লিয়াসের ভরসংখ্যা ও পারমাণবিক সংখ্যা কত?
   • AMass number 222, atomic number 86ভরসংখ্যা ২২২, পারমাণবিক সংখ্যা ৮৬
   • BMass number 226, atomic number 86ভরসংখ্যা ২২৬, পারমাণবিক সংখ্যা ৮৬
   • CMass number 222, atomic number 90ভরসংখ্যা ২২২, পারমাণবিক সংখ্যা ৯০
   • DMass number 224, atomic number 87ভরসংখ্যা ২২৪, পারমাণবিক সংখ্যা ৮৭
   Show answer & solution

   Correct answer: (A) Mass number 222, atomic number 86

   α-emission removes 2 protons and 2 neutrons: mass number 226 − 4 = 222 and atomic number 88 − 2 = 86. The daughter nucleus is radon-222.

   আলফা নিঃসরণে ২টি প্রোটন ও ২টি নিউট্রন বেরিয়ে যায়: ভরসংখ্যা 226 − 4 = ২২২ এবং পারমাণবিক সংখ্যা 88 − 2 = ৮৬। উৎপন্ন নিউক্লিয়াসটি রেডন-২২২।
8. Q8hard

   A radioactive nucleus with mass number A and atomic number Z emits one α-particle and then two β-particles in succession. What are the mass number and atomic number of the final nucleus?

   ভরসংখ্যা A ও পারমাণবিক সংখ্যা Z বিশিষ্ট একটি তেজস্ক্রিয় নিউক্লিয়াস পরপর একটি আলফা কণা ও দুটি বিটা কণা নিঃসরণ করে। শেষে উৎপন্ন নিউক্লিয়াসের ভরসংখ্যা ও পারমাণবিক সংখ্যা কত?
   • AA − 4 and Z − 2A − 4 ও Z − 2
   • BA and Z + 2A ও Z + 2
   • CA − 4 and Z − 4A − 4 ও Z − 4
   • DA − 4 and ZA − 4 ও Z
   Show answer & solution

   Correct answer: (D) A − 4 and Z

   One α: A → A − 4 and Z → Z − 2. Each β leaves the mass number unchanged and raises the atomic number by 1, so after two β: Z − 2 + 2 = Z. The final nucleus has mass number A − 4 and atomic number Z — an isotope of the original element.

   একটি আলফা: A → A − 4 এবং Z → Z − 2। প্রতিটি বিটা নিঃসরণে ভরসংখ্যা একই থাকে এবং পারমাণবিক সংখ্যা ১ বাড়ে, তাই দুটি বিটার পর Z − 2 + 2 = Z। শেষে ভরসংখ্যা A − 4, পারমাণবিক সংখ্যা Z — অর্থাৎ এটি মূল মৌলেরই একটি আইসোটোপ।
9. Q9medium

   1 curie of radioactivity equals ____ disintegrations per second.

   ১ কুরি তেজস্ক্রিয়তা = প্রতি সেকেন্ডে ____টি বিঘটন।
   • A3.7 × 10¹⁰৩.৭ × ১০¹⁰
   • B3.7 × 10⁸৩.৭ × ১০⁸
   • C6.02 × 10²³৬.০২ × ১০²³
   • D1১
   Show answer & solution

   Correct answer: (A) 3.7 × 10¹⁰

   1 Ci = 3.7 × 10¹⁰ disintegrations per second (roughly the activity of 1 g of radium). One disintegration per second is the SI unit, the becquerel (Bq), and 6.02 × 10²³ is Avogadro's number.

   ১ Ci = প্রতি সেকেন্ডে ৩.৭ × ১০¹⁰টি বিঘটন (প্রায় ১ g রেডিয়ামের সক্রিয়তা)। প্রতি সেকেন্ডে ১টি বিঘটন হলো SI একক বেকেরেল (Bq), আর ৬.০২ × ১০²³ হলো অ্যাভোগাড্রো সংখ্যা।
10. Q10easy

    The energy of the Sun and other stars comes mainly from:

    সূর্য ও অন্যান্য নক্ষত্রের শক্তির প্রধান উৎস কী?
    • Anuclear fission of uraniumইউরেনিয়ামের নিউক্লীয় বিভাজন
    • Bburning of hydrogen gas in oxygenঅক্সিজেনে হাইড্রোজেন গ্যাসের দহন
    • Cradioactive decay of radiumরেডিয়ামের তেজস্ক্রিয় বিঘটন
    • Dnuclear fusion of hydrogen nuclei into heliumহাইড্রোজেন নিউক্লিয়াসের সংযোজনে হিলিয়াম গঠন
    Show answer & solution

    Correct answer: (D) nuclear fusion of hydrogen nuclei into helium

    At the very high temperature of the Sun's core, hydrogen nuclei fuse to form helium; the small loss of mass appears as a huge amount of energy (E = mc²). Burning is a chemical reaction and could not supply energy for billions of years.

    সূর্যের কেন্দ্রের অতি উচ্চ উষ্ণতায় হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াসগুলি সংযুক্ত হয়ে হিলিয়াম তৈরি করে; এতে যে সামান্য ভর হ্রাস হয়, তা বিপুল শক্তি রূপে বেরিয়ে আসে (E = mc²)। দহন একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া, তা দিয়ে কোটি কোটি বছর ধরে শক্তি জোগানো সম্ভব নয়।
11. Q11hard

    If 1 g of matter is completely converted into energy, how much energy is released? (c = 3 × 10⁸ m/s)

    ১ g পদার্থ সম্পূর্ণভাবে শক্তিতে রূপান্তরিত হলে কত শক্তি নির্গত হবে? (c = ৩ × ১০⁸ m/s)
    • A9 × 10¹⁶ J৯ × ১০¹⁶ J
    • B3 × 10⁵ J৩ × ১০⁵ J
    • C9 × 10¹³ J৯ × ১০¹³ J
    • D3 × 10¹¹ J৩ × ১০¹¹ J
    Show answer & solution

    Correct answer: (C) 9 × 10¹³ J

    m = 1 g = 10⁻³ kg. E = mc² = 10⁻³ × (3 × 10⁸)² = 10⁻³ × 9 × 10¹⁶ = 9 × 10¹³ J. Taking m = 1 (not converting grams to kg) gives the wrong answer 9 × 10¹⁶ J, and forgetting to square c gives 3 × 10⁵ J.

    m = ১ g = 10⁻³ kg। E = mc² = 10⁻³ × (3 × 10⁸)² = 10⁻³ × 9 × 10¹⁶ = ৯ × ১০¹³ J। গ্রামকে kg-তে না বদলে m = 1 ধরলে ভুল উত্তর ৯ × ১০¹⁶ J আসে, আর c-এর বর্গ না করলে আসে ৩ × ১০⁵ J।
12. Q12medium

    In a nuclear reactor, fission of a uranium-235 nucleus is brought about by striking it with:

    পরমাণু চুল্লিতে ইউরেনিয়াম-২৩৫ নিউক্লিয়াসের বিভাজন ঘটানো হয় কোনটি দিয়ে আঘাত করে?
    • Aa fast protonদ্রুতগামী প্রোটন
    • Ba slow neutronধীরগতির নিউট্রন
    • Can α-particleআলফা কণা
    • Dan electronইলেকট্রন
    Show answer & solution

    Correct answer: (B) a slow neutron

    A slow neutron has no charge, so it is not repelled by the nucleus and is easily captured by ²³⁵U, which then splits into two lighter nuclei (such as barium and krypton), releasing energy and 2–3 neutrons that keep the chain reaction going.

    ধীরগতির নিউট্রন আধানহীন বলে নিউক্লিয়াস তাকে বিকর্ষণ করে না, ফলে ²³⁵U সহজেই তাকে গ্রহণ করে এবং দুটি হালকা নিউক্লিয়াসে (যেমন বেরিয়াম ও ক্রিপটন) ভেঙে যায়; সঙ্গে শক্তি ও ২–৩টি নিউট্রন নির্গত হয়, যা শৃঙ্খল বিক্রিয়া চালিয়ে যায়।

Want the full set? Practise all 12 Atomic Nucleus (পরমাণুর নিউক্লিয়াস) questions →