Scan0011 4

Podczas ostatnich badań stwierdzono, że przy zderzeniach szybkich neutronów z protonami mniej więcej w połowie przypadków dochodzi do wymiany ładunku, tzn. do zamiany protonu w neutron i odwrotnie, neutronu w proton. Wynika z tego, że siły jądrowe posiadają charakter wymienny i zgodnie z pewną teorią wzajemne oddziaływanie nukleonów spowodowane jest mezonami n, z których jeden nukleon wysyła, a drugi go przyjmuje.

1.2.4. DEFEKT (NIEDOBÓR) MASY A ENERGIA WIĄZANIA

Można by sądzić, że masa dowolnego jądra równa jest sumie mas poszczególnych cząstek elementarnych, z których zbudowane jest jądro. Na przykład:

Masa atomowa jądra atomu helu powinna być równa sumie mas dwu protonów i dwu nuetronów, tj. 4,0319 u.¹

Wartość uzyskana w wyniku eksperymentu wynosi 4,0015 u, tzn., że całe jądro ma o 0,03039 u mniej. Innymi słowy: podczas reakcji

2 -pĄ-2 -n->2He

defekt (niedobór) masy, jak nazywa się powszechnie tę różnicę, wynosi 0,03039 u.

Mogłoby się wydawać, że zostało tu naruszone prawo zachowania masy. Tym niemniej na podstawie równania Einsteina

AE—Am 'C²

można określić ilość energii, jaka zostanie wyzwolona.

Obliczenia:

a.    Określmy najpierw ilość energii, jaka zostanie wyzwolona podczas przemiany jednego grama masy.

s • cm

E= 1 -(2,998 -10¹⁰)² ^2— =8,988 -10²⁰ erg/g.

b.    Określmy ilość energii, uzyskanej w wyniku przemiany 1 u, tj. 1,661 -lCT²⁴ g.

£=8,988 -10²⁰ -1,661 -10~²⁴=1,493 -1CT³ erg/u.

i l-nergię wyrażoną w ergach przeliczmy na megaelektronowolty, (1 erg— 6,239-10⁵ meV).

E=l,495-10"³ erg/u-6,239-10⁵ MeV/u->931,9 MeV/u.

</ Obliczmy teraz, jaka ilość energii zostanie wyzwolona, jeżeli przy danej reakcji masa zmieni się o 0,03039 u.

E=0,03039 u -931,9 MeV=28,32 MeV.

Wielkość energii wiązania określa następujące zjawiska:

- ilość energii, jaka zostanie wyzwolona przy powstaniu jądra helu,

- ilość energii, jaką trzeba dostarczyć w celu rozbicia jądra helu,

-    dlaczego jądro helu jest tak stabilne,

-    że w jądrze atomowym istnieją silne siły przyciągające.

W poniższej tabeli podano wartości absolutne energii wiązania jąder niektórych atomów.

Tabela 3

Pierwiastek	H	He	C	O	Fe	U
Ev (MeV)	_	28,32	91,66	126,96	586,09	1780
A	1	2	12	16	56	238

Energia wiązania oraz defekt (niedobór) masy określają stabilność danego jądra atomowego.

Wynika z tego, że im większy jest defekt (niedobór) masy, względnie im większa jest energia wiązania, tym bardziej stabilne jest powstałe jądro atomowe.

Zastosowanie tego wniosku pokażemy na reakcji jądrowej:

jHe+?H^Li.

Z badań eksperymentalnych dowiedzieliśmy się, że powstałe w reakcji jądro jest stabilne. Jeżeli nasza teoria jest prawdziwa, to masa litu musi być mniejsza niż suma mas helu i trytu.

]Li........... 7,01822 u    ⁴2Hq........ 4,0039 u

?H...........3,01702 u

Z podanych wartości wynika, że podczas tej reakcji dochodzi do ubytku masy (0,0027 u) i dlatego powstałe jądro litu jest stabilne.

2* V 19*

1

u jest to jednostka masy atomowej równa 1/12 liczby masowej izotopu ^l2C (1,660-10~²⁷ kg)    -    ■    -