Kernbindingsenergie
Kernbindingsenergie is de energie die nodig is om een kern volledig uiteen te nemen in vrije protonen en neutronen. De gebonden kern heeft minder rustmassa dan dezelfde nucleonen afzonderlijk.
Van massadefect naar bindingsenergie
Δm = Zmp + Nmn − mkern
B = Δmc²
Voor Z protonen en N neutronen geldt Δm = Zmp + Nmn − mkern en B = Δmc². Bij tabellen met atoommassa’s moeten de elektronenmassa’s aan beide kanten consequent worden behandeld.
Bindingsenergie per nucleon is een vergelijkingsmaat
B/A stijgt snel voor lichte kernen, bereikt een brede top in het ijzer-nikkelgebied en daalt langzaam voor zeer zware kernen. Daarom kunnen fusie van lichte kernen en splijting van zeer zware kernen producten opleveren die gemiddeld sterker gebonden zijn.
Waarom de kromme deze vorm heeft
De sterke kernkracht is kortbereikend en ongeveer verzadigend: een nucleon koppelt vooral aan nabije nucleonen. De Coulombafstoting tussen protonen werkt over grotere afstand en wordt belangrijker bij groot Z. Oppervlakte-effecten, neutron-protonverhouding, paring en schilstructuur geven extra details.
Een hoge B/A garandeert geen stabiliteit
Een nuclide kan sterk gebonden zijn en toch een energetisch toegestane radioactieve overgang hebben. Stabiliteit hangt ook af van de kwantummechanische overgangskans. B/A is een gemiddelde voor trends, niet de energie om één specifiek proton of neutron te verwijderen; scheidingsenergieën hangen af van de concrete begin- en eindkern.
Uitgewerkte voorbeelden
1. Totale bindingsenergie
Oplossing
Voor A = 20 en B/A = 8,0 MeV is B = 160 MeV.
2. Massadefect
Oplossing
28,3 MeV bindingsenergie komt overeen met Δm ≈ 28,3/931,5 = 0,0304 u.
3. Energierichting
Oplossing
Als reactanten gemiddeld 7,6 MeV per nucleon hebben en producten 8,4 MeV per nucleon bij hetzelfde totale A, zijn de producten sterker gebonden en kan de reactie energie vrijmaken.