ნუკლეონები ბირთვებში არიან ისეთ მდგომარეობებში, რომლებიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება მათი თავისუფალი მდგომარეობებისაგან. ჩვეულებრივი წყალბადის ბირთვის გარდა, ყველა ბირთვშიარის მინიმუმ ორი ნუკლეონი, რომელთა შორის არის სპეციალური ბირთვული ძლიერი ძალა – მიზიდულობა, რომელიც უზრუნველყოფს ბირთვების მდგრადობას, მსგავსი დამუხტული პროტონების მოგერიების მიუხედავად.
· ნუკლეონის შეკავშირების ენერგიაბირთვში ეწოდება ფიზიკურ სიდიდეს, რომელიც ტოლია იმ სამუშაოს, რომელიც უნდა გაკეთდეს ბირთვიდან ნუკლეონის ამოღების მიზნით მისთვის კინეტიკური ენერგიის გადაცემის გარეშე.
· ბირთვის შეკვრის ენერგია განისაზღვრება იმ სამუშაოს მოცულობით,უნდა გაკეთდეს,ბირთვის დაყოფა მის შემადგენელ ნუკლეონებად მათთვის კინეტიკური ენერგიის გადაცემის გარეშე.
ენერგიის შენარჩუნების კანონიდან გამომდინარეობს, რომ ბირთვის ფორმირებისას ისეთი ენერგია უნდა გამოთავისუფლდეს, რომელიც უნდა დაიხარჯოს, როდესაც ბირთვი იყოფა მის შემადგენელ ნუკლეონებად. ბირთვული შებოჭვის ენერგია არის განსხვავება ყველა თავისუფალი ნუკლეონის ენერგიასა და ბირთვში არსებულ მათ ენერგიას შორის.
როდესაც ბირთვი წარმოიქმნება, მისი მასა მცირდება: ბირთვის მასა ნაკლებია მისი შემადგენელი ნუკლეონების მასების ჯამზე. ბირთვის მასის კლება მისი ფორმირებისას აიხსნება შემაკავშირებელი ენერგიის გამოყოფით. Თუ ვ sv არის ბირთვის წარმოქმნის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობა, შემდეგ კი შესაბამისი მასა
| (9.2.1) |
დაურეკა მასობრივი დეფექტი და ახასიათებს მთლიანი მასის შემცირებას მისი შემადგენელი ნუკლეონებიდან ბირთვის წარმოქმნის დროს.
თუ ბირთვს აქვს მასა მშხამი წარმოქმნილი ზპროტონები მასით მ გვდა დან ( ა – ზ) ნეიტრონები მასით m n, შემდეგ:
| . | (9.2.2) |
ბირთვის მასის ნაცვლად მშხამიანი ღირებულება ∆ მშეიძლება გამოიხატოს ატომური მასით მ at:
| , | (9.2.3) |
სადაც მჰარის წყალბადის ატომის მასა. პრაქტიკულ გაანგარიშებაში ∆ მყველა ნაწილაკისა და ატომის მასა გამოიხატება ატომური მასის ერთეულები (a.u.m.). ერთი ატომური მასის ერთეული შეესაბამება ატომური ენერგიის ერთეულს (ა.ე.ე.): 1 ა.უ.ე. = 931.5016 მევ.
მასის დეფექტი ემსახურება როგორც ბირთვული შემაკავშირებელ ენერგიას:
| . | (9.2.4) |
ბირთვის სპეციფიკური შებოჭვის ენერგია ω წმ შებოჭვის ენერგიას უწოდებენ,თითო ნუკლეონზე:
| . | (9.2.5) |
ω St-ის მნიშვნელობა საშუალოდ არის 8 მევ/ნუკლეონი. ნახ. 9.2 გვიჩვენებს სპეციფიკური შებოჭვის ენერგიის დამოკიდებულებას მასის რიცხვზე ა, რომელიც ახასიათებს სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების ბირთვებში ნუკლეონების ბმის სხვადასხვა სიძლიერეს. ელემენტების ბირთვები პერიოდული სისტემის შუა ნაწილში (), ე.ი. დან მდე, ყველაზე გამძლე.
ამ ბირთვებში ω უახლოვდება 8,7 მევ/ნუკლეონს. ბირთვში ნუკლეონების რაოდენობის მატებასთან ერთად, სპეციფიკური შებოჭვის ენერგია მცირდება. ქიმიური ელემენტების ატომების ბირთვებს, რომლებიც მდებარეობს პერიოდული სისტემის ბოლოს (მაგალითად, ურანის ბირთვი) აქვს ω St ≈ 7.6 MeV / ნუკლეონი. ეს ხსნის ენერგიის განთავისუფლების შესაძლებლობას მძიმე ბირთვების დაშლის დროს. მცირე მასის რიცხვის რეგიონში არის სპეციფიკური შებოჭვის ენერგიის მკვეთრი „მწვერვალები“. მაქსიმუმები დამახასიათებელია პროტონებისა და ნეიტრონების ლუწი რიცხვის მქონე ბირთვებისთვის ( , , ), მინიმალური - პროტონებისა და ნეიტრონების კენტი რაოდენობის ბირთვებისთვის ( , , ).
თუ ბირთვს აქვს ყველაზე დაბალი შესაძლო ენერგია, მაშინ ის მდებარეობს in ძირითადი ენერგეტიკული მდგომარეობა . თუ ბირთვს აქვს ენერგია, მაშინ ის მდებარეობს in აღგზნებული ენერგეტიკული მდგომარეობა . შემთხვევა შეესაბამება ბირთვის დაყოფას მის შემადგენელ ნუკლეონებად. ატომის ენერგეტიკული დონეებისგან განსხვავებით, რომლებიც გამოყოფილია ელექტრონვოლტების ერთეულებით, ბირთვის ენერგეტიკული დონეები ერთმანეთისგან გამოყოფილია მეგაელექტრონულ ვოლტით (MeV). ეს ხსნის გამა გამოსხივების წარმოშობას და თვისებებს.
ბირთვების შებოჭვის ენერგიის შესახებ მონაცემებმა და ბირთვის წვეთოვანი მოდელის გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა გარკვეული კანონზომიერების დადგენა ატომის ბირთვების სტრუქტურაში.
ატომური ბირთვების მდგრადობის კრიტერიუმიარის თანაფარდობა პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობას შორის სტაბილურ ბირთვშიიზობარების მონაცემებისთვის (). მინიმალური ბირთვული ენერგიის პირობა იწვევს შემდეგ კავშირს შორის ზპირი და მაგრამ:
 .
|
(9.2.6) |
აიღეთ მთელი რიცხვი ზამ ფორმულით მიღებულ პირთან ყველაზე ახლოს.
მცირე და საშუალო ღირებულებებისთვის მაგრამნეიტრონებისა და პროტონების რაოდენობა სტაბილურ ბირთვებში დაახლოებით იგივეა: ზ ≈ მაგრამ – ზ.
ზრდასთან ერთად ზპროტონების კულონის მოგერიების ძალები პროპორციულად იზრდება ზ·( ზ – 1) ~ ზ 2 (პროტონების წყვილი ურთიერთქმედება) და ამ მოგერიების კომპენსაციისთვის ბირთვული მიზიდულობით, ნეიტრონების რაოდენობა უნდა გაიზარდოს უფრო სწრაფად, ვიდრე პროტონების რაოდენობა.
დემოს სანახავად დააწკაპუნეთ შესაბამის ჰიპერბმულზე:
