Nükleer bağlanma enerjisi
Nükleer bağlanma enerjisi B, bir çekirdeği serbest proton ve nötronlarına tamamen ayırmak için gereken enerjidir. Tersine, serbest nükleonlar bağlı çekirdeği oluşturduğunda aynı büyüklükte enerji açığa çıkar. Bağlı sistemin durgun kütlesi, ayrı bileşenlerin durgun kütleleri toplamından daha küçüktür.
Kütle kusuru ve B
Δm serbest nükleon kütleleri toplamı ile çekirdek kütlesi arasındaki fark ise B=Δmc². Pozitif Δm, pozitif bağlanma enerjisine karşılık gelir.
Atomik kütleler kullanılıyorsa elektron kütlelerinin tepkime denkleminde tutarlı biçimde birbirini götürmesi gerekir.
Nükleon başına bağlanma
B/A, farklı büyüklükteki çekirdekleri karşılaştırmayı sağlar. Hafif çekirdeklerde hızla artar, Fe–Ni bölgesinde geniş bir maksimuma ulaşır ve çok ağır çekirdeklerde yavaşça azalır.
Bu eğilim, hafif çekirdeklerin füzyon ve çok ağır çekirdeklerin fisyon ile daha yüksek B/A değerli ürünlere gidebildiğini açıklar.
Sonuç
Sonuç: MeV
Eğrinin fiziksel kökeni
Güçlü nükleer etkileşim kısa menzilli ve yaklaşık doygundur; bir nükleon en güçlü biçimde yakın komşularıyla etkileşir.
Proton–proton Coulomb itmesi uzun menzillidir ve Z arttıkça daha önemli olur. Yüzey etkileri, nötron–proton dengesizliği ve eşleşme de çekirdek kütlelerine katkıda bulunur.
Yüksek B/A her zaman kararlılık değildir
Bir nüklidin B/A değeri büyük olsa bile daha düşük enerjili erişilebilir bir son durum varsa bozunabilir. Conservation laws ve quantum selection rules hangi yolların mümkün olduğunu belirler.
Alpha decay’de Q>0 olduğu halde yarı ömür çok uzun olabilir; çünkü alpha particle Coulomb barrier içinden tunnel etmelidir.
Separation enerji
Bir neutron veya proton separation enerji, son nükleonun yerel bağlanmasını ölçer ve shell closures ya da drip lines yakınında keskin değişebilir.
Benzer ortalama B/A değerlerine sahip iki çekirdek bu nedenle çok farklı tek-nükleon ayrılma enerjilerine sahip olabilir.
Tepkime Q-değeri
Q=(m_i−m_f)c². Q>0, son toplam durgun kütlenin daha küçük olduğunu ve enerji açığa çıkabileceğini gösterir; hız hakkında bilgi vermez.
Bariyer geçişi, açısal momentum ve erişilebilir kanallar gerçek tepkime hızını belirler.
Birim kontrolü
1 u·c²≈931,5 MeV. 0,010 u kütle kusuru yaklaşık 9,315 MeV verir.
Toplam bağlanma B ile nükleon başına B/A değerini karıştırmayın ve MeV–joule dönüşümünü açıkça yapın.
Çözümlü örnek
Kütle kusuru
Δm=0,0080 u.
Çözüm
B≈7,45 MeV.
B/A
B=492 MeV, A=56.
Çözüm
≈8,79 MeV.
Q
m_i−m_f=0,0025 u.
Çözüm
≈2,33 MeV.