6.2. Дефект массы и энергия связи ядра

Исследования показывают, что атомные ядра являются устойчивыми образованиями. Это означает, что в ядре между нуклонами существует определенная связь.

Массу ядер очень точно можно определить с помощью масс-спек-трометров - из­мерительных приборов, разделяющих с помощью электрических и магнитных полей пучки заряженных частиц (обычно ионов) с разными удельными зарядами q/m.

Величина

m = [Zm_p + (А–Z)m_n] – m_я, (6.1)

называется дефектом массы ядра. На эту величину уменьшается масса всех нуклонов при образовании из них атомного ядра.

Согласно соотношению Эйнштейна между массой и энергией

E=mc² (6.2)

всякому изменению массы должно соответствовать изменение энергии. Следовательно, при образовании ядра должна выделяться определенная энергия. Из закона сохранения энергии вытекает и обратное: для разделения ядра на составные части необходимо затратить такое же количество энергии, которое выделяется при его образовании. Энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра.

Поэтому в соответствии с формулами (6.1– 6.2) энергия связи нуклонов в ядре имеет вид

Е_св =[ [Zm_p + (А–Z)m_n] – m_я ] c², (6.3)

где т_p, т_n, т_я - соответственно массы протона, нейтрона и ядра.

В таблицах обычно приводятся не массы ядер т_я, а массы т атомов. Поэтому для энергии связи ядра пользуются формулой

Е_св = [Zm_н + (A – Z)m_n – m] c², (6.4)

где m_н - масса атома водорода.