नाभिकीय बंधन ऊर्जा

नाभिकीय बंधन ऊर्जा वह ऊर्जा है जो किसी नाभिक को उसके अलग-अलग प्रोटोन और न्यूट्रॉन में तोड़ने के लिए चाहिए। वही ऊर्जा से बंधा हुआ नाभिक बनते समय सामूहिक दोष के रूप में दिखाई देती है। प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा B/A परमाणु स्थिरता के रुझान का उपयोगी संकेत है, लेकिन स्थिरता की पूरी कहानी नहीं।

सामूहिक दोष और बंधनकारी ऊर्जा

यदि Z प्रोटोन और N न्यूट्रॉन के मुक्त जनता का योग बाध्य नाभिक द्रव्यमान से Δm अधिक है, तो बंधनकारी ऊर्जा B=Δएम.सी²। यह 'द्रव्यमान गायब' होना नहीं, बल्कि बाध्य प्रणाली की कुल विश्राम ऊर्जा कम होना है।

परमाणु द्रव्यमान से गणना करते समय इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान को सुसंगत तरीके से संभाल करें। परमाणु द्रव्यमान और परमाणु द्रव्यमान को मिश्रित करना व्यवस्थित त्रुटि दे सकता है।

प्रति न्यूक्लियॉन बंधन ऊर्जा

B/A औसत बंधन शक्ति का उपयोगी तुलना है। वक्र हल्के नाभिक से तेजी से ऊपर जाती है, लोहा/निकल क्षेत्र के आसपास अधिकतम के निकट पहुँचती है और भारी नाभिक के लिए धीरे घटती है।

इस प्रवृत्ति का कारण कम दूरी की संतृप्त मजबूत बातचीत, सतही प्रभाव, न्यूट्रॉन-प्रोटॉन असंतुलन, जोड़ी बनाना और लंबी दूरी का प्रोटॉन-प्रोटॉन कूलम्ब प्रतिकर्षण का संतुलन है।

B/A और स्थिरता अलग अवधारणाएँ

ऊँचा B/A का अर्थ यह नहीं कि न्यूक्लाइड हर क्षय चैनल के विरुद्ध स्थिर है। यदि निम्न-ऊर्जा अंतिम अवस्था उपलब्ध है और क्वांटम चयन/बाधा अनुमति देते हैं, क्षय हो सकता है।

अल्फा क्षय क्लासिक उदाहरण है: Q सकारात्मक हो सकता है, फिर भी आधा जीवन बहुत लंबी क्योंकि अल्फा क्लस्टर को कूलम्ब बैरियर सुरंग करना पड़ता है।

पृथक्करण ऊर्जा

एक-न्यूट्रॉन पृथक्करण ऊर्जा S_n या एक-प्रोटॉन पृथक्करण ऊर्जा S_p अंतिम न्यूक्लियॉन हटाने की ऊर्जा बताती है। यह स्थानीय शैल संरचना और ड्रिप लाइनें के पास तेजी से बदल सकती है।

दो नाभिक का औसत B/A समान होने पर भी पृथक्करण ऊर्जा बहुत अलग हो सकती हैं, इसलिए परमाणु प्रतिक्रियाएँ में स्थानीय ऊर्जा सीमाएँ के लिए केवल B/A पर्याप्त नहीं।

प्रतिक्रिया क्यू-मूल्य

किसी परमाणु प्रतिक्रिया में Q=(m_आरंभिक−m_अंतिम)c²। Q>0 होने पर अंतिम विश्राम द्रव्यमान कम है और अंतर गतिज ऊर्जा, विकिरण या उत्तेजना में उपलब्ध हो सकती है।

बाइंडिंग-ऊर्जा वक्र प्रतिक्रिया ऊर्जावान का मार्गदर्शक है, प्रतिक्रिया दर का नहीं। कूलम्ब बाधाएँ, न्यूट्रॉन कैप्चर संभावनाएं और अनुमत क्वांटम चैनल कैनेटीक्स तय करते हैं।

अभ्यास

सामूहिक दोष

Δm=0.020 u।

हल: B≈0.020×931.5=18.63 MeV।

प्रति न्यूक्लियॉन

B=492 MeV, A=56।

हल: B/A≈8.79 प्रति न्यूक्लिऑन MeV।

संलयन और विखंडन

दोनों ऊर्जा क्यों दे सकते हैं?

हल: दोनों उत्पाद को उच्चतर B/A और कुल विश्राम द्रव्यमान कम होना की ओर ले जा सकते हैं।