Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 117 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

117
очень высокой точностью. Эти измерения показывают, что масса любо-
го ядра M
я
всегда меньше суммы масс входящих в его состав прото-
нов и нейтронов
M
я
<
Z
·
m
p
+
N
·
m
n
(114).
Разность масс
∆
M
=
Z
·
m
p
+
N
·
m
n
–
M
я
(115)
называется дефектом массы.
По дефекту массы можно определить с помощью формулы Эйн-
штейна E = m·c
2
энергию, выделившуюся при образовании данного яд-
ра, то есть энергию связи ядра E
св
:
E
св
=
∆
M
·
c
2
= (
Z
·
m
p
+
N
·
m
n
–
M
я
)
·
c
2
(116).
Эта энергия выделяется при образовании ядра в виде излучения γ-
квантов.
Рассчитаем энергию связи ядра гелия
4
2
He
, в состав которого вхо-
дят два протона и два нейтрона. Масса ядра гелия M
я
= 4,00260 а. е. м.
Сумма масс двух протонов и двух нейтронов составляет
2·m
p
+ 2·m
n
= 4, 03298 а. е. м. Следовательно, дефект массы ядра гелия
равен ∆M = 0,03038 а. е. м. Расчет по формуле E
св
= ∆M·c
2
приводит к
следующему значению энергии связи ядра
4
2
He
: E
св
= 28,3 МэВ. Это ог-
ромная величина
.
Образование всего 1 г гелия сопровождается выделе-
нием энергии порядка 10
12
Дж. Примерно такая же энергия выделяется
при сгорании почти целого вагона каменного угля. Энергия связи ядра
на много порядков превышает энергию связи электронов с атомом. Для
атома водорода
1
1
H
, например, энергия ионизации равна 13,6 эВ.
В таблицах принято указывать удельную
энергию связи, то есть
энергию
связи на один нуклон. Для ядра гелия удельная энергия связи
приблизительно равна 7,1 МэВ/нуклон. На рис. 71 приведен график за-
висимости удельной энергии связи от массового числа A. Как видно из
графика, удельная энергия связи нуклонов у разных атомных ядер не-
одинакова. Для легких ядер удельная энергия связи сначала круто воз-
растает от 1,1 МэВ/нуклон у дейтерия
2
1
H
до 7,1 МэВ/нуклон у гелия
4
2
He
. Затем, претерпев ряд скачков, удельная энергия медленно возрас-
тает до максимальной величины 8,7 МэВ/нуклон у элементов с массо-
вым числом A = 50 – 60, а потом сравнительно медленно уменьшается у
тяжелых элементов. Например, у урана
238
92
U
она составляет
7,6 МэВ/нуклон.

Страницы