Vazebná energie jádra

Hmotnostní úbytek celého jádra

Vázané jádro má menší hmotnost než součet hmotností stejných volných nukleonů. Úbytek Δm neznamená ztrátu protonů nebo neutronů; je rozdílem energie celého systému. Čím níže leží vázaný stav vůči odděleným složkám, tím více energie je potřeba k úplnému rozebrání jádra.

Vazebná energie na nukleon

Celková B obvykle roste s A, takže sama nestačí k porovnání jader. B/A prudce roste u lehkých jader, má široké maximum v oblasti železa a niklu a u velmi těžkých jader pomalu klesá. Křivka ukazuje energetický trend, ale sama není úplným testem stability konkrétního nuklidu.

Fúze lehkých jader

Spojí-li se lehká jádra v produkt s vyšším B/A, je konečný systém pevněji vázán a má menší klidovou hmotnost. Rozdíl může odejít jako kinetická energie a záření. Kladná Q-hodnota však automaticky neznamená rychlou reakci: kladně nabitá jádra musí překonat nebo tunelovat Coulombovou bariérou.

Při práci s tabulkami hmotností je nutné držet jednu konvenci. Používají-li se atomové hmotnosti, hmotnosti elektronů se v dobře vyvážené reakci často samy odečtou; při použití hmotností jader je nutné elektrony započítat zvlášť. Smíchání obou konvencí může vytvořit zdánlivou chybu řádu klidové energie elektronu.

Štěpení těžkých jader

Velmi těžké jádro se může rozdělit na fragmenty s vyšším B/A. Produkty mají menší celkovou klidovou hmotnost a energie se objevuje hlavně v pohybu fragmentů, neutronů a záření. Podrobnosti závisejí na konkrétním reakčním kanálu, nikoli jen na poloze na křivce B/A.

Separační energie a stabilita

Celková vazebná energie neříká přímo, jak snadno lze odebrat poslední neutron nebo proton. K tomu slouží separační energie, rozdíl energií sousedních jader. Její skoky odhalují slupkové efekty. Stabilita závisí také na poměru neutronů a protonů, párování a dostupných rozpadových kanálech.

Vysoké B/A samo nezaručuje stabilitu konkrétního nuklidu. Jádro může mít stále energeticky dostupný beta, alfa nebo jiný rozpad do stavu s nižší energií. Slupkové efekty a takzvaná magická čísla proto vytvářejí lokální odchylky od hladkého průběhu vazebné křivky.

Řešené příklady

1. Hmotnostní úbytek 0,030 u

2. Přepočet na nukleon

3. Směr uvolnění energie