0000024 (17)

2. Zasięg działania sił jądrowych jest bardzo krótki, wynosi około 2 • 10~¹⁸ m (porównywalny jest z promieniem jądra).

Energia wiązania nukleonów w jądrze i defekt masy. Istniejące w jądrze siły, które wbrew odpychającemu w tym przypadku działaniu sił kulombowskich wiążą jednak jądro w całość, nazywane są siłami jądrowymi. Odpowiedzialnymi za ich występowanie są cząstki zwane mezonami 7T, które przenikając z jednego nukleonu w drugi powodują przemianę neutronu w proton i odwrotnie.

Pomijając szczegóły powstawania tych sił można stwierdzić, że aby móc wyrwać jeden nukleon z jądra, trzeba przeciw siłom tym wykonać pracę, czyli do układu doprowadzić energię. Zgodnie z zasadą zachowania energii, energia doprowadzona musiałaby być co najmniej równa pracy zużytej na wyrwanie cząstki i nie zależałaby od sposobu usunięcia cząstki z jądra, a jedynie od rodzaju jądra. Energię tę nazywamy energią wiązania nukleonu w jądrze. Miarą energii wiązania E całego jądra jest praca, którą należałoby wykonać przeciw siłom jądrowym w celu dokonania „całkowitej rozbiórki” jądra na jego części składowe, to znaczy w celu oderwania od siebie kolejno wszystkich nukleonów występujących w danym jądrze. W przypadku przeciwnym, gdyby swobodne nukleony znalazły się od siebie w odległościach mniejszych aniżeli wynosi zasięg sił jądrowych (nie przekraczający 1,4- 10~^1B m), wówczas na skutek działania sił mogłyby być skupione w jądro, przy czym praca sił byłaby równoważna energii wiązania. W tym przypadku (syntezy nukleonów w jądro), procesowi temu towarzyszyć będzie wydzielanie się energii.

Zgodnie z zasadą zachowania energii masa jądra utworzonego wskutek syntezy nukleonów jest wobec tego mniejsza od sumy mas nukleonów tworzących to jądro. Różnica ta, zwana defektem masy, równoważna jest według wzoru Einsteina (E = mc²) energii wiązania. Można ją łatwo obliczyć dokonując porównania masy nukleonów tworzących dane jądro z masą utworzonego jądra.

Jeśli przez ZM_p oznaczymy masę protonów znajdujących się w jądrze atomu pierwiastka o liczbie atomowej Z i liczbie masowej A, a przez (A— Z)M_n masę neutronów, to defekt

masy wyniesie

AM = ZA/„ f(A—Z) M_n-Mj

gdzie:

Mj — masa jądra powstałego z syntezy.

Powyższe równanie równoważne będzie następującemu, gdzie dla wygody zastosowano zamiast mas poszczególnych nukleonów i masy jądra, masy atomów (z elektronami).

AM = ZM_H+(A-Z) M„-M_a ...    1.25

gdzie:

A/h — masa atomu wodoru,

Mą — masa atomu utworzonego.

Wielkość AAf nie ulegnie zmianie, gdyż występujące tu masy elektronów w takiej samej liczbie zostały dodane, jak i odjęte. Energia wiązania wyrazi się zatem

E = A Mc"    1.26

30