Energia wiązania jądra

Defekt masy całego jądra

Masa związanego jądra jest mniejsza niż suma mas tych samych swobodnych nukleonów. Defekt Δm nie oznacza ubytku protonów ani neutronów; jest różnicą energii całego układu. Im niżej leży stan związany względem rozdzielonych składników, tym więcej energii trzeba dostarczyć, aby jądro całkowicie rozdzielić.

Energia wiązania na nukleon

Całkowita B zwykle rośnie wraz z A, dlatego sama jej wartość nie wystarcza do porównania jąder. Wielkość B/A szybko rośnie dla lekkich jąder, osiąga szerokie maksimum w okolicy żelaza i niklu, a następnie powoli maleje dla bardzo ciężkich jąder. Krzywa pokazuje kierunek zmian energetycznych, lecz nie jest jedynym testem trwałości nuklidu.

Fuzja lekkich jąder

Jeśli lekkie jądra łączą się w produkt o większym B/A, końcowy układ jest silniej związany i ma mniejszą masę spoczynkową. Różnica może wyjść jako energia kinetyczna i promieniowanie. Dodatnia wartość Q nie oznacza jednak automatycznie szybkiej reakcji: dodatnio naładowane jądra muszą pokonać lub tunelować przez barierę kulombowską.

Przy korzystaniu z tablic mas trzeba zachować spójną konwencję. Jeśli używa się mas atomowych, masy elektronów często znoszą się po obu stronach poprawnie zbilansowanej reakcji; jeśli pracuje się z masami jąder, elektrony trzeba traktować osobno. Pomieszanie obu konwencji może dać pozorny błąd rzędu energii spoczynkowej elektronu.

Rozszczepienie ciężkich jąder

Bardzo ciężkie jądro może rozpaść się na fragmenty o większym B/A. Wtedy produkty mają mniejszą całkowitą masę spoczynkową, a energia pojawia się głównie jako energia kinetyczna fragmentów, neutronów i promieniowania. Szczegóły zależą od konkretnego kanału reakcji, nie tylko od położenia na krzywej B/A.

Energia separacji i stabilność

Całkowita energia wiązania nie mówi bezpośrednio, jak łatwo usunąć ostatni neutron lub proton. Do tego służy energia separacji, czyli różnica energii sąsiednich jąder. Jej nagłe zmiany ujawniają efekty powłokowe. Stabilność zależy także od stosunku neutronów do protonów, parowania i dostępnych kanałów rozpadu.

Wysoka B/A nie gwarantuje, że konkretny nuklid jest trwały. Jądro może nadal mieć energetycznie dostępny rozpad beta, alfa lub inny kanał prowadzący do niższej energii. Efekty powłokowe i tak zwane liczby magiczne powodują lokalne odchylenia od gładkiego przebiegu krzywej.

Przykłady obliczeniowe

1. Defekt masy 0,030 u

2. Przeliczenie na nukleon

3. Kierunek uwalniania energii