نوکلئون ها در هسته ها در حالت هایی هستند که به طور قابل توجهی با حالت های آزاد آنها متفاوت است. به استثنای هسته هیدروژن معمولی، در تمام هسته هاحداقل دو نوکلئون وجود دارد که بین آنها یک نوکلئون خاص وجود دارد نیروی قوی هسته ای - جاذبه، که پایداری هسته ها را با وجود دفع پروتون های دارای بار مشابه تضمین می کند.

· انرژی اتصال نوکلئوندر هسته به کمیت فیزیکی می گویند که برابر با کاری است که باید انجام شود تا نوکلئون از هسته بدون انتقال انرژی جنبشی به آن خارج شود.

· انرژی اتصال هسته با مقدار آن کار تعیین می شود,که باید انجام شود,برای تقسیم هسته به نوکلئون های تشکیل دهنده آن بدون اینکه انرژی جنبشی به آنها بدهد.

از قانون بقای انرژی برمی‌آید که در هنگام تشکیل یک هسته، انرژی باید آزاد شود که وقتی هسته به نوکلئون‌های تشکیل‌دهنده خود تقسیم می‌شود، باید صرف شود. انرژی اتصال هسته ای تفاوت بین انرژی تمام نوکلئون های آزاد تشکیل دهنده هسته و انرژی آنها در هسته است.

هنگامی که یک هسته تشکیل می شود، جرم آن کاهش می یابد: جرم هسته کمتر از مجموع جرم های نوکلئون های سازنده آن است. کاهش جرم هسته در طول تشکیل آن با آزاد شدن انرژی اتصال توضیح داده می شود. اگر یک دبلیو sv مقدار انرژی آزاد شده در طول تشکیل هسته و سپس جرم مربوطه است

تماس گرفت نقص انبوه و کاهش جرم کل را در طول تشکیل یک هسته از نوکلئون های تشکیل دهنده آن مشخص می کند.

اگر هسته جرم داشته باشد مسم تشکیل شده از زپروتون ها با جرم m pو از ( آ – ز) نوترون های دارای جرم m n، سپس:

به جای جرم هسته ممقدار سم ∆ متررا می توان بر حسب جرم اتمی بیان کرد مدر:

جایی که متراچجرم اتم هیدروژن است. در محاسبات عملی، ∆ مترجرم همه ذرات و اتم ها بر حسب بیان می شود واحدهای جرم اتمی (a.u.m.). یک واحد جرم اتمی مربوط به یک واحد انرژی اتمی (a.e.e.): 1 a.u.e. = 931.5016 مگا ولت.

نقص جرم به عنوان معیاری برای انرژی اتصال هسته ای عمل می کند:

انرژی اتصال ویژه هسته ω سنت انرژی اتصال نامیده می شود,در هر نوکلئون:

مقدار ω St به طور متوسط ​​8 MeV/nucleon است. روی انجیر 9.2 وابستگی انرژی اتصال ویژه به عدد جرمی را نشان می دهد آکه مشخص کننده استحکام پیوندهای مختلف نوکلئون ها در هسته عناصر شیمیایی مختلف است. هسته های عناصر در قسمت میانی سیستم تناوبی ()، یعنی. از تا ، بادوام ترین.

در این هسته ها ω نزدیک به 8.7 MeV/nucleon است. با افزایش تعداد نوکلئون ها در هسته، انرژی اتصال ویژه کاهش می یابد. هسته اتم های عناصر شیمیایی واقع در انتهای سیستم تناوبی (به عنوان مثال، هسته اورانیوم) دارای ω St ≈ 7.6 MeV / نوکلئون است. این موضوع امکان آزاد شدن انرژی در طی شکافت هسته های سنگین را توضیح می دهد. در ناحیه ای با اعداد جرمی کوچک، "قله های" تیز انرژی اتصال ویژه وجود دارد. ماکزیمم ها برای هسته هایی با تعداد پروتون و نوترون زوج ( , , ) و حداقل ها برای هسته هایی با تعداد فرد پروتون و نوترون هستند ( , , ).

اگر هسته کمترین انرژی ممکن را داشته باشد، آنگاه واقع شده است که در حالت انرژی اولیه . اگر هسته انرژی داشته باشد، آنگاه واقع شده است که در حالت انرژی برانگیخته . مورد مربوط به تقسیم هسته به نوکلئون های تشکیل دهنده آن است. برخلاف سطوح انرژی یک اتم که با واحدهای الکترون ولت از هم جدا می شوند، سطوح انرژی هسته توسط یک مگا الکترون ولت (MeV) از یکدیگر جدا می شوند. این منشاء و خواص پرتو گاما را توضیح می دهد.

داده‌های مربوط به انرژی اتصال هسته‌ها و استفاده از مدل قطره‌ای هسته، ایجاد برخی نظم‌ها در ساختار هسته‌های اتمی را ممکن کرد.

معیار پایداری هسته اتمنسبت بین تعداد پروتون و نوترون است در یک هسته پایداربرای داده های ایزوبار (). شرط حداقل انرژی هسته ای منجر به رابطه زیر می شود زدهان و ولی:

.

(9.2.6)

یک عدد صحیح بگیرید زنزدیک ترین دهان به دهانی که با این فرمول به دست می آید.

برای مقادیر کوچک و متوسط ولیتعداد نوترون ها و پروتون ها در هسته های پایدار تقریباً یکسان است: ز ≈ ولی – ز.

با رشد زنیروهای دافعه کولن پروتون ها به طور متناسب رشد می کنند ز·( ز – 1) ~ ز 2 (برهمکنش جفت پروتون هاو برای جبران این دافعه توسط جاذبه هسته ای، تعداد نوترون ها باید سریعتر از تعداد پروتون ها افزایش یابد.

برای مشاهده دموها، روی لینک مربوطه کلیک کنید: