Temat: Deficyt masy
Wydawać by się mogło, że znając masy protonów, neutronów i elektronów, możemy obliczyć
masę dowolnego atomu, oraz masę jego jądra.
Okazuje się, że tak nie jest. Dla wszystkich pierwiastków masa jądra atomowego jest
mniejsza niż suma mas protonów i neutronów z których zbudowane jest dane jądro. Różnicę
miedzy sumą mas nukleonów, z których zbudowane jest jądro a masą jądra nazywamy
deficytem masy.
Możemy to zapisać następująco:
gdzie:
– deficyt masy
– liczba atomowa
– liczba masowa
– masa protonu
– masa neutronu
– masa jądra.
Chcąc wyjaśnić co stało się z częścią masy podczas wiązania nukleonów w jądro
wykorzystamy teorię względności Alberta Einsteina, zgodnie z którą każde ciało o masie m
ma energię:
gdzie: m - oznacza masę ciała, c – szybkość światła w próżni, E - energię związaną z masą,
zwana energią spoczynkową. Powyższy wzór nazywany jest często równoważnikiem masy i
energii.
Możemy wyciągnąć wniosek, że nukleony łącząc się w jądro tracą tyle masy ile wynosi
energia wiązania w jądrze (wartość sił jądrowych) zależna od masy opisana za pomocą
powyższego wzoru. Analogicznie aby rozdzielić nukleony w jądrze, należy wykonać pracę
dodatnią, czyli dostarczamy energii. W konsekwencji wzrośnie masa nukleonów po
rozdzieleniu. Różnica mas pojedynczych nukleonów i jądra przed rozdzieleniem pomnożona
przez kwadrat szybkości światła w próżni jest równa pracy, którą należało wykonać, aby
rozdzielić jądro na pojedyncze nukleony, czyli energię, którą trzeba było dostarczyć do jądra.
Dostarczona energia, równoważna deficytowi masy jądra, zamienia się w energię
spoczynkową rozdzielonych nukleonów.
