Дефект массы
Дефе́кт ма́ссы (англ. mass defect)
Так, дефект масс атомного ядра — связанной системы из Z протонов и N нейтронов — равен
где mp и mn — массы свободных протона и нейтрона, соответственно,
- M(Z, N) — масса ядра.
Например, масса Md дейтрона (ядра атома дейтерия, тяжёлого изотопа водорода 2H), состоящего из одного протона и одного нейтрона, равна 2,013 553 а.е.м.[2] (1875,613 МэВ/c2 в энергетическом эквиваленте)[3]. Масса свободного протона равна 1,007 276 а.е.м.[4] (938,272 МэВ/c2)[5], нейтрона — 1,008 665 а.е.м.[6] (939,565 МэВ/c2)[7]. Дефект масс будет равен
Δ Md = mp + mn − Md = 0,002 388 а.е.м. = 2,224 МэВ/c2.
В результате слияния одного моля протонов (масса 1,007 276 г) и одного моля нейтронов (масса 1,008 665 г) образуется 1 моль дейтронов массой 2,013 553 г, что на 0,002 388 г меньше, чем сумма масс исходных компонентов. Указанный дефект массы выделится как энергия, равная энергии связи одного дейтрона (Eсв(d) = 2,224 МэВ), умноженной на число Авогадро (количество дейтронов в одном моле): 2,224 МэВ · NA = 214,6 ГДж (эквивалентно теплоте сгорания 5 тонн бензина).
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d9/Binding_energy_curve_-_common_isotopes-ru.svg/220px-Binding_energy_curve_-_common_isotopes-ru.svg.png)
Для атомных ядер понятие дефекта массы тесно связано с понятием упаковочного коэффициента (упаковочного множителя) f или удельной энергии связи
- f =
Δ M / A, ε св = Eсв / A,
где A = Z + N — массовое число, общее количество нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре. Удельная энергия связи и упаковочный коэффициент характеризуют устойчивость ядра.
Можно определить также относительный дефект массы системы — безразмерную величину, представляющую собой отношение дефекта массы
Дефект массы всегда возникает в результате превращения энергии связи в энергию излучения (электромагнитного, нейтринного, гравитационного), покидающего образовавшуюся связанную систему[1].
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 3 Хлопов М. Ю. Дефект массы // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Ааронова — Бома эффект — Длинные линии. — С. 591. — 707 с. — 100 000 экз.
- ↑ Deuteron mass in u // The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. CODATA Internationally recommended 2018 values of the Fundamental Physical Constants. — National Institute of Standarts and Technologies, 2018. (Tiesinga E. et al. CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2018 (англ.) // Reviews of Modern Physics. — 2021. — Vol. 93, no. 2. — P. 025010-1—025010-63. — doi:10.1103/RevModPhys.93.025010. )
- ↑ Deuteron mass energy equivalent in MeV // The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. CODATA Internationally recommended 2018 values of the Fundamental Physical Constants. — National Institute of Standarts and Technologies, 2018.
- ↑ Proton mass in u // The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. CODATA Internationally recommended 2018 values of the Fundamental Physical Constants. — National Institute of Standarts and Technologies, 2018.
- ↑ Proton mass energy equivalent in MeV // The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. CODATA Internationally recommended 2018 values of the Fundamental Physical Constants. — National Institute of Standarts and Technologies, 2018.
- ↑ Neutron mass in u // The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. CODATA Internationally recommended 2018 values of the Fundamental Physical Constants. — National Institute of Standarts and Technologies, 2018.
- ↑ Proton mass energy equivalent in MeV // The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. CODATA Internationally recommended 2018 values of the Fundamental Physical Constants. — National Institute of Standarts and Technologies, 2018.
- ↑ B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration). Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger (англ.) // Physical Review Letters. — 2016. — Vol. 116, no. 6. — P. 061102. — doi:10.1103/PhysRevLett.116.061102. Архивировано 25 октября 2019 года.
Ссылки
[править | править код]- Астронет. Масса и энергия связи ядра
- Сивухин Д. В. Общий курс физики, т.5, ч. 2