Превышение массы
Избыток массы нуклида — это разница между его фактической массой и массовым числом в дальтонах . Это один из преобладающих методов расчета ядерной массы. Масса атомного ядра хорошо аппроксимируется (разница менее 0,1% для большинства нуклидов) его массовым числом, что указывает на то, что большая часть массы ядра возникает из массы составляющих его протонов и нейтронов . Таким образом, избыток массы является выражением энергии связи ядра по отношению к энергии связи на нуклон углерода -12 (которая определяет дальтон). Если избыток массы отрицателен, ядро имеет большую энергию связи, чем 12 С, и наоборот. Если ядро имеет большой избыток массы по сравнению с соседним ядерным видом, оно может радиоактивно распасться , высвобождая энергию.
Энергетическая шкала ядерных реакций
[ редактировать ]The 12 Стандарт C предоставляет удобную единицу измерения (дальтон), в которой можно выразить ядерную массу для определения избытка массы. Однако его полезность возникает при расчете кинематики ядерных реакций или распада. Лишь небольшая часть общей энергии, которая связана с атомным ядром посредством эквивалентности массы и энергии , порядка 0,01–0,1% от общей массы, может быть поглощена или высвобождена в виде излучения. Работая с избытком массы, большая часть изменений массы, возникающих в результате переноса или высвобождения нуклонов, эффективно устраняется, подчеркивая чистую разницу в энергии.
Кинематика ядерной реакции обычно выражается в единицах, включающих электронвольт , который получен в ускорительной технологии. Сочетание этого практического момента с теоретическим соотношением E = mc 2 превращает единицу мегаэлектронвольт в квадрат скорости света (МэВ/ c 2 ) удобная форма для выражения ядерной массы. Однако численные значения ядерных масс в МэВ/ с 2 довольно велики (даже масса протона ~938,27 МэВ/c 2 ), а избытки массы составляют десятки МэВ/ c 2 . Это делает табличный избыток массы менее громоздким для использования в расчетах. 1/ с 2 коэффициент обычно опускается при указании значений избытка массы в МэВ, поскольку чаще всего интерес представляет энергия, а не масса; если бы кто-то хотел использовать единицы массы, он бы просто изменил единицы измерения с МэВ на МэВ/ с. 2 без изменения числового значения.
Пример
[ редактировать ]Рассмотрим ядерное деление 236 Ты в 92 Кр, 141 Ба и три нейтрона.
- 236 В → 92 ДКК + 141 Ба + 3 н
Массовое число реагента, 236 U, равно 236. Поскольку фактическая масса равна 236,045 563 Да , ее избыток массы равен +0,045 563 Да . Таким же образом рассчитываются соответствующие излишки массы для продуктов, 92 Кр, 141 Ba и три нейтрона составляют -0,073 843 Да , -0,085 588 Да и 3 × 0,008 665 Да = + 0,025 994 Да соответственно для общего избытка массы -0,133 437 Да . Разница между избытком массы реагентов и продуктов составляет 0,179 000 Да , что показывает, что избыток массы продуктов меньше, чем избыток массы реагентов, и поэтому деление может произойти - расчет, который также мог бы быть делается только с массами реагентов.
Избыток массы можно преобразовать в энергию, используя 1 Да = 931,494 МэВ/ с. 2 , и E = mc 2 , что дает 166,737 МэВ .
Ссылки
[ редактировать ]- Крейн, К.С. (1987). Введение в ядерную физику . Джон Уайли и сыновья . ISBN 0-471-80553-Х .
- Типлер, Пенсильвания; Ллевеллин, РА (2004). Современная физика . WH Фриман и компания . ISBN 0-7167-4345-0 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Бибкод : 2017ChPhC..41c0001A . дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .