Избыток массы - Mass excess

В избыток массы из нуклид разница между его реальной массой и его массовое число в атомные единицы массы. Это один из преобладающих методов подсчета ядерной массы. Масса атомное ядро 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 протоны и нейтроны. Таким образом, избыток массы является выражением энергия связи ядра, относительно энергии связи на нуклон из углерод-12 (что определяет атомную единицу массы). Если избыток массы отрицательный, ядро ​​имеет больше энергии связи, чем 12C, и наоборот. Если ядро ​​имеет большой избыток массы по сравнению с близлежащими ядерными частицами, оно может радиоактивно распадаться, высвобождая энергию.

Энергетическая шкала ядерных реакций

В 12Стандарт C позволяет рассматривать ядерную массу в атомных единицах массы для определения избыточной массы. Однако его полезность возникает при расчете ядерных реакций. кинематика или распад. Только небольшая часть полной энергии, связанной с атомными ядрами эквивалентность массы и энергии порядка 0,01–0,1% от общей массы может поглощаться или выделяться в виде излучения. Таким образом, работая в терминах избыточной массы, можно эффективно удалить большую часть изменений массы, возникающих в результате простого переноса или высвобождения нуклонов, делая более очевидным масштаб чистой разницы в энергии.

Кинематика ядерных реакций обычно выполняется в установках с электрон-вольт, следствие ускоритель технологии. Комбинация этого практического пункта с теоретическим соотношением E = MC2 делает единицы мегаэлектронвольт сверх квадрата скорости света (МэВ /c2) удобная форма для выражения ядерной массы. Однако численные значения ядерных масс в МэВ /c2 довольно большие (даже масса протона ~ 938,27 МэВ / c2), а превышения массы составляют десятки МэВ /c2. Это делает табличное превышение массы менее громоздким для использования в расчетах. Стоит отметить один тривиальный момент: 1 /c2 термин обычно опускается при цитировании значений избыточной массы в МэВ, так как интерес чаще представляет энергия, а не масса; если бы кто-то хотел единицы массы, можно было бы просто изменить единицы с МэВ на МэВ /c2 без изменения числового значения.

Пример

Рассмотрим ядерное деление из 236U в 92Kr, 141Ba и три нейтрона.

236U → 92Kr + 141Ba + 3 n

В массовое число реагента, 236U составляет 236. Поскольку фактическая масса равна 236.045563 ты, его избыток массы равен +0.045563 ты. Таким же образом рассчитывается превышение массы продуктов, 92Kr, 141Ba и три нейтрона равны −0.073843 ты, −0.085588 ты и 3 × 0.008665 ты = +0.025994 тысоответственно при общем превышении массы −0.133437 ты. Разница между массовым избытком реагентов и продуктов составляет 0.179000 ты, который показывает, что массовый избыток продуктов меньше, чем у реагентов, и поэтому может происходить деление - расчет, который также можно было бы сделать только с массами реагентов.

Избыток массы можно преобразовать в энергию, используя 1 ты = 931.494 МэВ /c2, и E = MC2, уступая 166,737 МэВ.

Рекомендации

  • Крейн, К. С (1987). Введение в ядерную физику. Джон Уайли и сыновья. ISBN  0-471-80553-X.
  • Типлер, П. А; Ллевеллин, Р. А. (2004). Современная физика. В. Х. Фриман и компания. ISBN  0-7167-4345-0.

внешняя ссылка