Еквивалентност маса–енергия
Еквивалентността на маса и енергия означава, че масата в покой е част от енергийното съдържание на системата. За система в покой E₀=mc², затова малки масови разлики в ядрената физика могат да съответстват на измерими енергии в MeV.
E=mc² описва енергията в покой
E₀=mc². За движеща се частица пълната релативистична връзка е E²=(pc)²+(mc²)².
При ядрена реакция трябва да се запазят едновременно общата енергия и общият импулс.
Атомната единица маса е удобна в ядрените сметки
Една u съответства приблизително на 931,5 MeV/c². Следователно Δm в u лесно се превръща в ΔE=Δmc².
Това прави точните изотопни маси директно полезни за реакционните енергии.
Преобразувател маса–енергия
Q-стойността сравнява началното и крайното състояние
Q=(m_нач−m_край)c². Положително Q означава налична енергия за кинетично движение или лъчение, а отрицателно Q — необходим вход на енергия.
Атомните или ядрените маси трябва да се използват последователно, особено при различен електронен баланс.
Масовият дефект и свързващата енергия са едно енергийно счетоводство
Свързаното ядро има по-малка маса от свободните нуклони и разликата е свързваща енергия.
Q обаче сравнява всички части на целите начални и крайни състояния, не само една свързваща енергия.
Решени примери
1. Разлика в u
Δm=0,0020 u.
Решение
ΔE≈1,86 MeV.
2. Разлика в kg
Δm=1,0×10⁻¹² kg.
Решение
ΔE≈9,0×10⁴ J.
3. Отрицателно Q
Продуктите са по-тежки с 0,0050 u.
Решение
Q≈−4,66 MeV.
Положителната Q-стойност е енергийно условие, но не гарантира бърза реакция. Кулонови бариери, квантови числа и правила за преход могат силно да ограничат вероятността. Наличната енергия се разпределя между кинетични енергии, фотони и възбуждане така, че да се запази импулсът.
Ядрените изчисления са чувствителни към определенията и към това кои частици принадлежат на началното и крайното състояние. Масовото число A е цяло число, което брои нуклоните, докато табличната атомна маса е измерена маса, включваща и електрони. Затова атомни и ядрени маси не трябва да се смесват без корекция. Най-сигурно е първо да се запише цялата реакция или преход, да се проверят A, Z и електричният заряд и едва после да се прави масов и енергиен баланс. Положителната Q-стойност показва, че крайното състояние е енергийно достъпно, но сама не определя скоростта. Тунелиране, слабо взаимодействие, електромагнитни правила за преход и достъпни възбудени нива определят вероятностите. Измереното лъчение и периодът на полуразпад се тълкуват заедно със законите за запазване, не вместо тях.