Kernebindingsenergi
Kernebindingsenergi er den energi, der skal til for at adskille en kerne fuldstændigt i frie protoner og neutroner. Den bundne kerne har lavere hvilemasse end de samme nukleoner hver for sig.
Fra massedefekt til bindingsenergi
Δm = Zmp + Nmn − mkerne
B = Δmc²
For Z protoner og N neutroner gælder Δm = Zmp + Nmn − mkerne og B = Δmc². Hvis tabeller med atommasser anvendes, skal elektronmasserne behandles konsekvent på begge sider.
Bindingsenergi pr. nukleon er et sammenligningsmål
B/A stiger hurtigt for lette kerner, har et bredt maksimum i jern-nikkel-området og falder langsomt for meget tunge kerner. Derfor kan fusion af lette kerner og fission af meget tunge kerner frigive energi, når produkterne bliver stærkere bundet.
Hvorfor kurven har denne form
Den stærke kernekraft er kortrækkende og omtrent mættende: et nukleon vekselvirker stærkest med nære naboer. Coulomb-frastødningen mellem protoner er længere rækkende og bliver vigtigere med stigende Z. Overfladeeffekter, neutron-proton-balance, parring og skalstruktur giver finere variationer.
Høj B/A garanterer ikke stabilitet
En nuklid kan være stærkt bundet og stadig have en energetisk tilladt radioaktiv overgang. Stabilitet afhænger også af den kvantemekaniske overgangssandsynlighed. B/A er et gennemsnit til trends, ikke energien for at fjerne ét bestemt nukleon; separationsenergier afhænger af de konkrete kerner.
Gennemregnede eksempler
1. Total bindingsenergi
Løsning
Hvis A = 20 og B/A = 8,0 MeV, er B = 160 MeV.
2. Massedefekt
Løsning
28,3 MeV bindingsenergi svarer til Δm ≈ 28,3/931,5 = 0,0304 u.
3. Energiretning
Løsning
Hvis reaktanterne har 7,6 MeV pr. nukleon og produkterne 8,4 MeV pr. nukleon ved samme samlede A, er produkterne stærkere bundet, så processen kan frigive energi.