Nukleoni kodolos atrodas stāvokļos, kas būtiski atšķiras no to brīvajiem stāvokļiem. Izņemot parasto ūdeņraža kodolu, visos kodolos ir vismaz divi nukleoni, starp kuriem ir īpašs kodols spēcīgs spēks – pievilcība, kas nodrošina kodolu stabilitāti, neskatoties uz līdzīgi lādētu protonu atgrūšanu.

· Nukleona saistīšanas enerģija kodolā sauc par fizisko lielumu, kas vienāds ar darbu, kas jāpaveic, lai izņemtu nukleonu no kodola, nepiešķirot tam kinētisko enerģiju.

· Kodola saistošā enerģija nosaka šī darba apjoms,jāpaveic,sadalīt kodolu tā sastāvā esošajos nukleonos, nepiešķirot tiem kinētisko enerģiju.

No enerģijas nezūdamības likuma izriet, ka kodola veidošanās laikā ir jāizdalās tādai enerģijai, kas jāiztērē, kodolam sadaloties tā sastāvā esošajos nukleonos. Kodola saistīšanas enerģija ir starpība starp visu brīvo nukleonu enerģiju, kas veido kodolu, un to enerģiju kodolā.

Kad veidojas kodols, tā masa samazinās: kodola masa ir mazāka par to veidojošo nukleonu masu summu. Kodola masas samazināšanās tā veidošanās laikā ir izskaidrojama ar saistīšanas enerģijas izdalīšanos. Ja W sv ir enerģijas daudzums, kas izdalās kodola veidošanās laikā, tad atbilstošā masa

sauca masas defekts un raksturo kopējās masas samazināšanos, veidojoties kodolam no tā sastāvā esošajiem nukleoniem.

Ja kodolam ir masa M inde veidojas no Z protoni ar masu m p un no ( A – Z) neitroni ar masu m n, tad:

Kodola masas vietā M indes vērtība ∆ m var izteikt ar atomu masu M pie:

kur mH ir ūdeņraža atoma masa. Praktiskajā aprēķinā ∆ m visu daļiņu un atomu masas ir izteiktas ar atomu masas vienības (a.u.m.). Viena atommasas vienība atbilst atomu enerģijas vienībai (a.e.e.): 1 a.u.e. = 931,5016 MeV.

Masas defekts kalpo kā kodolsaistīšanas enerģijas mērs:

Kodola īpatnējā saistīšanās enerģija ω Sv sauc par saistošo enerģiju,uz vienu nukleonu:

ω St vērtība ir vidēji 8 MeV/nukleons. Uz att. 9.2 parāda īpatnējās saistīšanas enerģijas atkarību no masas skaitļa A, kas raksturo nukleonu atšķirīgās saites stiprības dažādu ķīmisko elementu kodolos. Elementu kodoli periodiskās sistēmas vidusdaļā (), t.i. no līdz , visizturīgākais.

Šajos kodolos ω ir tuvu 8,7 MeV uz nukleonu. Palielinoties nukleonu skaitam kodolā, īpatnējā saistīšanās enerģija samazinās. Ķīmisko elementu atomu kodoliem, kas atrodas periodiskās sistēmas beigās (piemēram, urāna kodols), ir ω St ≈ 7,6 MeV / nukleons. Tas izskaidro enerģijas izdalīšanās iespēju smago kodolu sadalīšanās laikā. Mazo masas skaitļu reģionā ir asas īpatnējās saistīšanas enerģijas "virsotnes". Maksimumi ir raksturīgi kodoliem ar pāra protonu un neitronu skaitu ( , , ), minimumi ir raksturīgi kodoliem ar nepāra skaitu protonu un neitronu ( , , ).

Ja kodolam ir mazākā iespējamā enerģija, tad tas atrodas iekšā pamata enerģijas stāvoklis . Ja kodolam ir enerģija, tad tas atrodas iekšā satraukti enerģijas stāvoklis . Gadījums atbilst kodola sadalīšanai tā sastāvā esošajos nukleonos. Atšķirībā no atoma enerģijas līmeņiem, kurus atdala elektronvoltu vienības, kodola enerģijas līmeņus vienu no otra atdala megaelektronvolts (MeV). Tas izskaidro gamma starojuma izcelsmi un īpašības.

Dati par kodolu saistīšanās enerģiju un kodola pilienu modeļa izmantošanu ļāva konstatēt dažas likumsakarības atomu kodolu struktūrā.

Atomu kodolu stabilitātes kritērijs ir protonu un neitronu skaita attiecība stabilā kodolā izobars datiem (). Nosacījums par minimālo kodolenerģiju noved pie šādas attiecības starp Z mute un BET:

.

(9.2.6)

Paņemiet veselu skaitli Z mute ir vistuvāk tai, kas iegūta ar šo formulu.

Mazām un vidējām vērtībām BET neitronu un protonu skaits stabilos kodolos ir aptuveni vienāds: Z ≈ BET – Z.

Ar izaugsmi Z proporcionāli pieaug protonu Kulona atgrūšanas spēki Z·( Z – 1) ~ Z 2 (protonu pāru mijiedarbība), un, lai kompensētu šo atgrūšanos ar kodola pievilkšanu, neitronu skaitam jāpalielinās ātrāk nekā protonu skaitam.

Lai skatītu demonstrācijas, noklikšķiniet uz atbilstošās hipersaites: