Основная часть.

Важнейшую роль во всей ядерной физике играет понятие энергии связи ядра. Энергия связи позволяет объяснить устойчивость ядер, выяснить, какие процессы ведут к выделению ядерной энергии. Нуклоны в ядре прочно удерживаются ядерными силами. Для того чтобы удалить нуклон из ядра, надо совершить довольно большую работу, т.е. сообщить ядру значительную энергию.

Под энергией связи ядра понимают ту энергию, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. На основе закона сохранения энергии можно также утверждать, что энергия связи ядра равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.

Энергия связи атомных ядер очень велика. Но как ее определить?

В настоящее время рассчитать энергию связи теоретически, подобно тому, как это можно сделать для электронов в атоме, не удается. Выполнить соответствующие расчеты можно, лишь применяя соотношение Эйнштейна между массой и энергией:

E=m

Дефект масс.

Измерения масс ядер показывают, что масса ядра (всегда меньше суммы масс покоя слагающих его свободных нейтронов и протонов.

При делении ядра: масса ядра всегда меньше суммы масс покоя образовавшихся свободных частиц. При синтезе ядра: масса образовавшегося ядра всегда меньше  суммы масс  покоя свободных частиц, его образовавших.

  Дефект масс является мерой энергии связи атомного ядра.  Дефект масс равен разности между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра:

где Мя – масса ядра (из справочника) Z – число  протонов в ядре – масса  покоя свободного протона (из справочника) N – число нейтронов в ядре– масса покоя свободного нейтрона Уменьшение массы при образовании ядра означает, что при этом уменьшается энергия системы нуклонов.

Энергия связи.

Представим себе мысленно процесс, при котором ядро образуется из отдельных протонов и нейтронов путем их последовательного соедине-ния: сначала с протоном соединяется один нейтрон, потом к ним присоеди-няется еще один нейтрон, затем второй протон и т.д.. Сцепление частиц при этом происходит под действием ядерных сил. При этом как только два нук-лона (или нуклон и уже образовавшийся зародыш ядра) оказываются в пре-делах зоны действия ядерных сил, они начинают под действием этих сил двигаться на встречу друг другу с быстро нарастающей скоростью, так что в момент столкновения они будут обладать большим запасом кинетической энергии. Дальше либо частицы снова разлетятся в стороны, и тогда запас их энергии израсходуется на преодоление ядерных сил притяжения (в этом случае говорят, что произошло рассеяние частиц), либо лишняя энергия уйдет из системы в виде фотона. В последнем случае нуклоны окажутся крепко связанными друг с другом ядерными силами, так как в системе не осталось энергии, необходимой для преодоления действия этих сил. Выделение энергии в виде излучения будет происходить при присоединении каждого следующего нуклона, в результате чего в процессе образования ядра из системы нуклонов в пространство уйдет значительное количество энергии. Теперь разорвать ядро на отдельные нуклоны можно, лишь введя в него извне каким-либо способом энергию не меньше той, что освободилась в процессе его образования. Поэтому чем больше выделившаяся при образовании ядра энергия, тем прочнее связано ядро. Эту энергию называют энергией связи. Можно дать и такое определение энергии связи:

Полная энергия связи – это энергия, которую необходимо затратить, чтобы разорвать ядро на отдельные нуклоны.

То есть энергия связи есть энергия, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц, и соответственно это та энергия, которая необходима для расщепления ядра на составляющие его частицы.

О том, как велика энергия связи, можно судить по такому примеру: образование 4 г гелия сопровождается выделением такой же энергии, что и при сгорании 1.5 – 2 вагонов каменного угля.

Важную информацию о свойствах ядер содержит зависимость удельной энергии связи от массового числа А.