Ядрена свързваща енергия

Ядрената свързваща енергия е енергията, необходима за пълното разделяне на ядро на свободни протони и неутрони. В обратната посока образуването на свързано ядро освобождава енергия и намалява масата в покой.

Масовият дефект дава общата свързваща енергия

Ако свободните нуклони са по-тежки общо с Δm, тогава B=Δmc², или приблизително Δm×931,5 MeV.

A е броят на нуклоните и не трябва да се бърка с точно измерена маса.

Масовият дефект дава общата свързваща енергияB = Δmc²B/A
Масовият дефект дава общата свързваща енергия — Ако свободните нуклони са по-тежки общо с Δm, тогава B=Δmc² , или приблизително Δm×931,5 MeV.

B/A позволява сравнение между ядра

B/A е средната свързваща енергия на нуклон. Тя расте бързо при леките ядра, е висока при средните маси и бавно намалява при много тежките ядра.

Това е средна величина; отделните нуклони не носят еднаква класическа „връзка“.

И синтезът, и деленето могат да водят към по-силно свързване

Леки ядра могат чрез синтез да образуват продукт с по-голямо B/A. Много тежки ядра могат чрез делене да дадат средномасови фрагменти с по-голямо B/A.

По-малката крайна маса в покой се проявява като освободена енергия.

И синтезът, и деленето могат да водят към по-силно свързванепроменливаотговорB/Aфизична зависимост
И синтезът, и деленето могат да водят към по-силно свързване — Леки ядра могат чрез синтез да образуват продукт с по-голямо B/A. Много тежки ядра могат чрез делене да дадат средномасови фрагменти с по-голямо B/A.

B/A не е единственият критерий за стабилност

Съотношението N/Z, обвивките, сдвояването и достъпните канали за разпад също имат значение.

Затова ядро с голямо B/A все пак може да е радиоактивно, ако има разрешено по-нискоенергийно крайно състояние.

Решени примери

1. Обща връзка

A=20, B/A=8,0 MeV.

Решение

B=160 MeV.

2. Масов дефект

B=28,3 MeV.

Решение

Δm≈0,0304 u.

3. По-голямо B/A на продуктите

Какво следва?

Решение

Крайната маса е по-малка и разликата може да се освободи като енергия.

Кривата B/A дава обща посока, но конкретната реакция изисква точни изотопни маси и Q-стойност. Трябва да се отчетат възбужданията, кинетичната енергия и импулсът. Реакционните бариери и скоростта на процеса са отделни въпроси от това дали крайното състояние е енергийно по-ниско.

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.