सत्येंद्र नाथ बोस (Satyendra Nath Bose): बोसॉन के पीछे के भौतिक विज्ञानी

बोस एक भारतीय सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी थे। प्रकाश के बारे में 1924 में दिया गया उनका विचार अब क्वांटम भौतिकी के हर पाठ्यक्रम का हिस्सा है।

उनकी पृष्ठभूमि क्या थी?

• उनका जन्म 1 जनवरी 1894 को कलकत्ता में हुआ था।
• वे सात बच्चों में सबसे बड़े थे।
• उन्होंने कलकत्ता के प्रेसीडेंसी कॉलेज (Presidency College) में पढ़ाई की।
• उन्होंने 1911 की इंटरमीडिएट विज्ञान परीक्षा में पहला स्थान प्राप्त किया।
• उन्होंने 1913 की बीएससी परीक्षा में फिर पहला स्थान प्राप्त किया। मेघनाद साहा (Meghnad Saha) दूसरे स्थान पर रहे।
• उन्होंने 1915 में अपनी एमएससी पूरी की।

उन्होंने भौतिकी कैसे सीखी?

बोस और साहा ने भौतिकी की औपचारिक पढ़ाई केवल बीएससी तक की थी। उन्होंने आधुनिक भौतिकी खुद पढ़कर सीखी। उन्होंने सापेक्षता पर आइंस्टीन के शोधपत्रों का जर्मन से अंग्रेज़ी में अनुवाद भी किया।

याद रखने का आसान तरीका क्या है?

याद रखें: “1894 में जन्म, 1913 में प्रथम, 1924 में प्रसिद्ध”। कॉलेज में साहा उनके मित्र और प्रतिस्पर्धी थे।

1924 में बोस ढाका विश्वविद्यालय (University of Dacca) में रीडर थे। उन्होंने प्लांक के विकिरण नियम पर एक छोटा शोधपत्र लिखा।

इसमें नया क्या था?

प्लांक का नियम गर्म वस्तुओं से निकलने वाले प्रकाश का वर्णन करता है। पहले इस नियम को सिद्ध करने में शास्त्रीय भौतिकी के विचार भी इस्तेमाल होते थे। बोस ने केवल प्रकाश के क्वांटा की धारणा का उपयोग करके यह नियम सिद्ध किया। उन्होंने इन क्वांटा की गणना के लिए एक नया सांख्यिकीय तरीका अपनाया।

शोधपत्र का क्या हुआ?

• बोस ने 1924 की शुरुआत में इसे फिलॉसॉफिकल मैगज़ीन (Philosophical Magazine) को भेजा।
• लगभग छह महीने बाद समीक्षकों ने नकारात्मक रिपोर्ट दी।
• इसके बाद उन्होंने अस्वीकृत शोधपत्र अल्बर्ट आइंस्टीन (Albert Einstein) को भेजा।
• आइंस्टीन ने खुद इसका जर्मन में अनुवाद किया।
• यह ज़ाइटश्रिफ्ट फ़्यूर फ़िज़िक (Zeitschrift für Physik) में आइंस्टीन की एक टिप्पणी के साथ प्रकाशित हुआ।

आइंस्टीन ने क्या लिखा?

आइंस्टीन ने बोस के नियम सिद्ध करने के तरीके को “एक महत्वपूर्ण प्रगति” कहा। उन्होंने यह भी कहा कि यही तरीका आदर्श गैस का क्वांटम सिद्धांत भी देता है।

याद रखने का आसान तरीका क्या है?

याद रखें: “पहले अस्वीकृति, फिर आइंस्टीन”। शोधपत्र केवल चार पन्नों का था।

बोस की विधि एक जैसे कणों को नए तरीके से गिनती है। इस विधि को अब बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी कहते हैं।

मुख्य विचार क्या है?

• एक ही प्रकार के फोटॉनों को एक-दूसरे से अलग नहीं पहचाना जा सकता।
• उन्हें एक जैसे कण मानकर गिनने से प्लांक का नियम मिलता है।
• आइंस्टीन ने इस विचार को परमाणुओं की गैस पर भी लागू किया।

बोसॉन क्या है?

बोसॉन (boson) वह कण है जो बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी का पालन करता है। पॉल डिराक (Paul Dirac) ने बोस के सम्मान में ऐसे कणों का नाम बोसॉन रखा। पूर्णांक स्पिन वाला कण बोसॉन होता है। फोटॉन इसका एक उदाहरण है।

याद रखने का आसान तरीका क्या है?

याद रखें: “बोस से बोसॉन”। यह नाम बोस से आया है, आइंस्टीन से नहीं।

बोस के विचार को आगे बढ़ाते हुए आइंस्टीन ने एक चौंकाने वाली भविष्यवाणी की। बोसॉन की गैस को परम शून्य तापमान के करीब तक ठंडा करें। तब परमाणु एक साथ सबसे कम ऊर्जा वाली अवस्था में आ जाते हैं।

संघनित अवस्था कैसी दिखती है?

• परमाणु एक-दूसरे पर फैलकर एक ही “सुपर परमाणु” की तरह व्यवहार करते हैं।
• इसे बोस-आइंस्टीन संघनित अवस्था (Bose-Einstein condensate), या BEC कहते हैं।
• इसे अक्सर पदार्थ की एक नई अवस्था कहा जाता है।

इसे पहली बार कब बनाया गया था?

• पहली BEC 5 जून 1995 को बोल्डर (Boulder) के JILA में बनाई गई थी।
• एरिक कॉर्नेल (Eric Cornell) और कार्ल वाइमैन (Carl Wieman) ने टीम का नेतृत्व किया।
• उन्होंने लगभग 2,000 रूबिडियम परमाणुओं का उपयोग किया।
• कुछ महीने बाद वोल्फगैंग केटरले (Wolfgang Ketterle) ने MIT में सोडियम परमाणुओं से BEC बनाई।

क्या किसी को नोबेल पुरस्कार मिला?

हाँ। 2001 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार कॉर्नेल, केटरले और वाइमैन को मिला। बोस को स्वयं कभी नोबेल पुरस्कार नहीं मिला।

याद रखने का आसान तरीका क्या है?

याद रखें: “1924 में भविष्यवाणी, 1995 में निर्माण, 2001 में नोबेल”। सत्तर वर्ष इंतजार करना पड़ा।

बोस ने अपने कार्यजीवन का अधिकांश समय ढाका और कलकत्ता में बिताया। सम्मान देर से मिले, लेकिन कई मिले।

उनका कार्यजीवन कैसे आगे बढ़ा?

• 1921: ढाका विश्वविद्यालय में भौतिकी के रीडर बने।
• 1927: ढाका में प्रोफेसर और विभागाध्यक्ष बने।
• 1944: भारतीय विज्ञान कांग्रेस (Indian Science Congress) के महासभापति बने।
• 1945: कलकत्ता विश्वविद्यालय में आए।
• 1956: सेवानिवृत्त हुए, फिर विश्व भारती (Visva-Bharati) के कुलपति बने।

उन्हें कौन-से सम्मान मिले?

• 1954: पद्म विभूषण।
• 1958: रॉयल सोसाइटी (Royal Society) के फेलो बने।
• 1959: राष्ट्रीय प्रोफेसर बने और 15 वर्षों तक इस पद पर रहे।
• उनका निधन 4 फरवरी 1974 को हुआ।

किसने उन्हें अपनी पुस्तक समर्पित की?

रवींद्रनाथ टैगोर (Rabindranath Tagore) ने 1937 में अपनी विज्ञान पुस्तक विश्व-परिचय (Visva-Parichay) बोस को समर्पित की। यह पुस्तक सरल बांग्ला में ब्रह्मांड को समझाती है।

याद रखने का आसान तरीका क्या है?

याद रखें: “54 पद्म, 58 रॉयल सोसाइटी, 59 राष्ट्रीय प्रोफेसर”। वर्षों को इसी क्रम में याद करें।

पिछले दो प्रश्नपत्रों में उनके काम के बारे में पूछा गया था। एक मुख्य परीक्षा का वर्णनात्मक प्रश्न था। दूसरा संघनित अवस्था पर एक वस्तुनिष्ठ प्रश्न था।

UPSC मुख्य परीक्षा में क्या पूछा गया था?

इसका उत्तर कैसे लिखें?

• 1924 में प्लांक के नियम की व्युत्पत्ति से शुरुआत करें।
• आइंस्टीन द्वारा किए गए अनुवाद और उनके गैस सिद्धांत का उल्लेख करें।
• बोसॉन और 1995 के संघनित का भी उल्लेख करें।
• अंत में संघनित के लिए मिले 2001 के नोबेल पुरस्कार का उल्लेख करें।

CDS में क्या पूछा गया था?

सही विकल्प (b) है। ठोस, द्रव, गैस और प्लाज़्मा के बाद इसे पदार्थ की पाँचवीं अवस्था कहा जाता है।

याद रखने का आसान तरीका क्या है?

याद रखें: “मुख्य परीक्षा में पूरी कहानी चाहिए, CDS में पदार्थ की अवस्था”। दोनों की तैयारी करें।

चार बातों में बार-बार भ्रम होता है। हर जोड़ी का अंतर समझें।

किन बातों में भ्रम होता है?

• कौन-से बोस? सत्येंद्र नाथ बोस (Satyendra Nath Bose) बोसॉन से जुड़े भौतिक विज्ञानी थे। जगदीश चंद्र बोस (Jagadish Chandra Bose) ने रेडियो तरंगों और पौधों पर काम किया।
• बोस या आइंस्टीन? बोस ने 1924 में सांख्यिकी दी। आइंस्टीन ने उसे परमाणुओं पर लागू किया और संघनित की भविष्यवाणी की।
• नोबेल पुरस्कार किसे मिला? कॉर्नेल (Cornell), केटरले (Ketterle) और वाइमन (Wieman) को 2001 में नोबेल पुरस्कार मिला। बोस को कभी नोबेल पुरस्कार नहीं मिला।
• कौन-सा वर्ष? संघनित 1995 में बनाया गया था। शोधपत्र 1924 का है।

इन्हें कैसे याद रखें?

याद रखें: “बोस गिनते हैं, आइंस्टीन भविष्यवाणी करते हैं, कॉर्नेल और वाइमन बनाते हैं”। हर नाम को उसके काम से जोड़ें।