Tenaga pengikatan nuklear

Kecacatan jisim dan tenaga pengikatan

Bagi nukleus dengan Z proton dan N neutron, kecacatan jisim boleh ditulis kira-kira Δm = Zmₚ + Nmₙ − m nukleus, kemudian B = Δmc². Jika jisim atom neutral digunakan, sumbangan elektron mesti dikendalikan secara konsisten supaya pengiraan tidak bercampur dua takrif jisim.

Tenaga pengikatan diambil sebagai nombor positif kerana itulah tenaga yang perlu diberikan untuk memisahkan nukleon. Jisim rehat yang lebih rendah dalam keadaan terikat tidak bermaksud tenaga musnah; semasa pembentukan, tenaga dipindahkan ke foton, gerakan atau persekitaran.

Tenaga pengikatan per nukleon

Untuk membandingkan nukleus berlainan saiz, gunakan B/A, iaitu tenaga pengikatan purata setiap nukleon. Nukleus besar boleh mempunyai B jumlah yang tinggi hanya kerana mengandungi lebih banyak nukleon, sedangkan B/A mengukur kedalaman pengikatan purata.

B/A meningkat dengan cepat bagi nukleus ringan, mencapai nilai tinggi berhampiran kawasan besi–nikel, kemudian menurun perlahan bagi nukleus berat. Bentuk ini menerangkan mengapa pelakuran ringan dan pembelahan berat boleh bergerak ke produk yang lebih terikat dan membebaskan tenaga.

Lengkung tenaga pengikatan dan kestabilan

Daya nuklear kuat bersifat jarak pendek dan hampir tepu: setiap nukleon berinteraksi kuat terutamanya dengan jiran terdekat. Sebaliknya, tolakan elektrik antara proton semakin penting apabila nukleus membesar dan membantu menurunkan B/A pada bahagian berat lengkung.

B/A bukan jadual terus bagi separuh hayat. Kestabilan turut bergantung pada nisbah N/Z, struktur petala nuklear, pasangan nukleon, momentum sudut dan nilai Q saluran pereputan yang mungkin. Dua nukleus dengan B/A hampir sama boleh mempunyai hayat yang sangat berbeza.

Mengapa tenaga pengikatan sahaja tidak menentukan kestabilan

Kestabilan nuklear tidak ditentukan oleh tenaga pengikatan purata per nukleon sahaja. Struktur petala nuklear, pasangan nukleon, nisbah N/Z, momentum sudut dan halangan pereputan turut menentukan sama ada sesuatu nuklid stabil atau radioaktif.

Oleh itu B/A sangat berguna untuk memahami arah umum dan sebab tenaga bagi pelakuran nukleus ringan atau pembelahan nukleus berat, tetapi analisis pereputan tertentu mesti menggunakan jisim isotop sebenar dan nilai Q proses tersebut.

Contoh berjawab

Tenaga pengikatan jumlah

Tenaga per nukleon

Perbandingan tenaga