Defekt masy

(Przeredagowany na potrzeby internetu tekst broszury Spotkanie z promieniotwórczością).

Kiedy dodajemy do siebie pięć jabłek, każde o masie 200 g, otrzymujemy razem 1 kg jabłek. Jednak, jeśli połączymy w jedno jądro atomowe 80 protonów i 120 neutronów - razem 200 nukleonów o masach ponad 1 u (jednostka masy atomowej) każdy (razem 80mp+120mn=201,622 u), otrzymamy izotop 200Hg. Jego zmierzona masa wynosi jednak 199,924 u, czyli o 1,698 u mniej niż byśmy się spodziewali!

To jest tak zwany defekt masy: łączna masa jądra atomowego jest mniejsza od sumy mas tych 200 nukleonów. Brakująca część masy, ∆m, jest równoważna energii, którą układ zyskał po utworzeniu stru­ktury powiązanej siłami jądrowymi. Energia ta, zwana energią wiązania, obliczana jest zgodnie ze słynnym równaniem Einsteina, E = (∆m)c2, gdzie c oznacza prędkość światła.

W przypadku jabłek nie ma energii wiązania, więc nie ma również defektu masy; jabłek, nawet umieszczonych w jednej torbie nie wiążą żadne siły "międzyjabłkowe".

Energię wiązania atomu podajemy w MeV/nukleon. Jeżeli więc energia wiązania w jądrze atomu izotopu rtęci 200Hg jest równoważna masie ok. 1,7 u, to wynosi 1581,2 MeV. Dzieląc tę liczbę przez 200 - liczbę wszystkich nukleonów jądra 200Hg - otrzymujemy energię wiązania: 7,906 MeV/nukleon.

Energię wiązania można wyzwolić w procesie rozszczepienia jądra atomowego. Tę energię wykorzystujemy w ener­getyce jądrowej.

Dziedzina: