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.

adskilte nukleonerbundet kerneenergi frigives
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.

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.

jern–nikkel-områdetfusion kan gå opfission kan gå opmassetal A
Bindingsenergi pr. nukleon er et sammenligningsmål

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.