Cacat massa dan energi ikat nuklir. inti atom

Nukleon dalam inti atom terikat bersama oleh gaya nuklir; oleh karena itu, untuk membagi nukleus menjadi proton dan neutron individu, perlu mengeluarkan banyak energi. Energi ini disebut energi ikat inti.

Jumlah energi yang sama dilepaskan ketika proton dan neutron bebas bergabung untuk membentuk nukleus. Oleh karena itu, menurut teori relativitas khusus Einstein, massa inti atom harus kurang dari jumlah massa proton dan neutron bebas dari mana ia terbentuk. Perbedaan massa ini m, sesuai dengan energi komunikasi intiEsv, ditentukan oleh hubungan Einstein:

Eb = 2 m. (37.1)

Energi ikat inti atom begitu tinggi sehingga perbedaan massa ini cukup dapat diakses untuk pengukuran langsung. Dengan bantuan spektrograf massa, perbedaan massa seperti itu memang telah ditemukan untuk semua inti atom.

Selisih antara jumlah massa sisa proton dan neutron bebas, yang membentuk nukleus, dan massa nukleus disebut cacat massa nukleus. Energi ikat biasanya dinyatakan dalam megaelektronvolt (MeV) (1 MeV=10 6 eV). Karena satuan massa atom (a.m.u.) adalah 1,66 * 10 -27 kg, Anda dapat menentukan energi yang sesuai dengannya:

E \u003d mc 2, E amu \u003d 1,66 * 10 -27 * 9 * 10 16 J,

E amu = (1,66 * 10 -27 * 9 * 10 16 J) / (1,6 * 10 -13 J / MeV) = 931,4 MeV.

Energi ikat dapat diukur secara langsung dari neraca energi dalam reaksi fisi nuklir. Dengan demikian, energi ikat deuteron ditentukan untuk pertama kalinya selama pemisahannya oleh -kuanta. Namun, dari rumus (37.1), energi ikat dapat menjadi tentukan jauh lebih tepat, karena dengan bantuan spektrograf massa massa isotop dapat diukur dengan akurasi 10 -4%.

Mari kita hitung, misalnya, energi ikat inti helium 4 2 He (-partikel). Massanya dalam satuan atom adalah M (4 2 He) = 4,001523; massa proton mр=1.007276, massa neutron mn=1.008665. Oleh karena itu cacat massa inti helium

m \u003d 2 / mp + 2mn - M (4 2 He),

m \u003d 2 * 1.007276 + 2 * 1.008665-4.001523 \u003d 0.030359.

Dikalikan denganE a.u.m = 931,4 MeV, kita dapatkan

Eb = 0,030359 * 931,4 MeV 28,3 MeV.

Menggunakan spektrograf massa, massa semua isotop diukur dan cacat massa dan energi ikat inti ditentukan. Energi ikat inti beberapa isotop diberikan dalam Tabel. 37.1. Dengan bantuan tabel seperti itu, perhitungan energi reaksi nuklir dilakukan.

Jika massa total inti dan partikel yang terbentuk di reaksi nuklir, kurang dari massa total inti dan partikel awal, maka dalam reaksi seperti itu energi yang sesuai dengan penurunan massa ini dilepaskan. Ketika jumlah total proton dan jumlah total neutron dipertahankan, penurunan massa total berarti bahwa cacat massa total meningkat sebagai akibat dari reaksi dan nukleon dalam inti baru bahkan lebih terikat satu sama lain daripada dalam inti asli. Energi yang dilepaskan sama dengan selisih antara energi ikat total dari inti yang terbentuk dan energi ikat total dari inti asli, dan dapat dicari dengan menggunakan tabel tanpa menghitung perubahan massa total. Energi ini dapat dilepaskan menjadi lingkungan dalam bentuk energi kinetik inti dan partikel atau dalam bentuk -kuanta. Contoh reaksi yang disertai pelepasan energi adalah reaksi spontan.

Mari kita lakukan perhitungan energi reaksi nuklir transformasi radium menjadi radon:

226 88 Ra → 222 86 Rn + 4 2 He.

Energi ikat inti asli adalah 1731,6 MeV (Tabel 37.1), dan total energi ikat inti yang terbentuk adalah 1708,2 + 28,3 = 1736,5 MeV dan 4,9 MeV lebih besar dari energi ikat inti asli.

Akibatnya, reaksi ini melepaskan energi sebesar 4,9 MeV, yang terutama merupakan energi kinetik partikel .

Jika sebagai akibat dari reaksi, inti dan partikel terbentuk, yang massa totalnya lebih besar daripada inti dan partikel awal, maka reaksi semacam itu hanya dapat berlangsung dengan penyerapan energi yang sesuai dengan peningkatan massa ini, dan akan tidak pernah terjadi secara spontan. Jumlah energi yang diserap sama dengan selisih antara total energi ikat inti awal dan total energi ikat inti yang terbentuk dalam reaksi. Dengan cara ini, dimungkinkan untuk menghitung energi kinetik yang harus dimiliki partikel atau nukleus lain dalam tumbukan dengan nukleus target untuk melakukan reaksi semacam ini, atau untuk menghitung nilai kuantum yang diperlukan untuk pemisahan dari sebuah nukleus.

Jadi, nilai minimum -kuantum yang diperlukan untuk pemisahan deuteron sama dengan energi ikat deuteron 2.2 MeV, karena dalam reaksi ini:

2 1 H + → 1 1 H + 0 n 1

proton bebas dan neutron terbentuk (Eb = 0).

Kesepakatan yang baik dari perhitungan teoretis semacam ini dengan hasil eksperimen menunjukkan kebenaran penjelasan di atas tentang cacat massa inti atom dan menegaskan prinsip yang ditetapkan oleh teori relativitas, proporsionalitas massa dan energi.

Perlu diperhatikan bahwa reaksi transformasi partikel elementer terjadi (misalnya, -peluruhan), juga disertai dengan pelepasan atau penyerapan energi yang sesuai dengan perubahan massa total partikel.

Karakteristik penting dari nukleus adalah energi ikat rata-rata nukleus per nukleon, Eb/A (Tabel 37.1). Semakin besar, semakin kuat nukleon saling berhubungan, semakin kuat nukleus. Dari Tabel. 37.1 menunjukkan bahwa untuk sebagian besar inti nilai Eb/A kira-kira 8 MeV per nukleon dan menurun untuk inti yang sangat ringan dan berat. Di antara inti ringan, inti helium menonjol.

Ketergantungan nilai Eb/A pada nomor massa inti A ditunjukkan pada gambar. 37.12. Dalam inti ringan, sebagian besar nukleon terletak di permukaan inti, di mana mereka tidak sepenuhnya menggunakan ikatannya, dan nilai Eb/A kecil. Ketika massa inti meningkat, rasio permukaan terhadap volume menurun dan fraksi nukleon yang terletak di permukaan berkurang.. Oleh karena itu, Eb/A tumbuh. Namun, karena jumlah nukleon dalam inti meningkat, gaya tolak Coulomb antara proton meningkat, melemahkan ikatan dalam inti, dan nilai Eb/A untuk inti berat menurun. Dengan demikian, nilai Eb/A maksimum untuk inti bermassa sedang (pada A = 50-60), oleh karena itu, mereka dibedakan oleh kekuatan terbesar.

ini menyiratkan kesimpulan penting. Dalam reaksi pembelahan inti berat menjadi dua inti sedang, serta dalam sintesis inti sedang atau ringan dari dua inti yang lebih ringan, diperoleh inti yang lebih kuat dari inti awal (dengan nilai Eb/A yang lebih besar) . Ini berarti bahwa energi dilepaskan selama reaksi tersebut. Ini adalah dasar untuk memperoleh energi atom dalam fisi inti berat dan energi termonuklir - dalam fusi inti.

Nukleon dalam inti atom terikat bersama oleh gaya nuklir; oleh karena itu, untuk membagi nukleus menjadi proton dan neutron individu, perlu mengeluarkan banyak energi. Energi ini disebut energi ikat inti.

Jumlah energi yang sama dilepaskan ketika proton dan neutron bebas bergabung untuk membentuk nukleus. Oleh karena itu, menurut teori relativitas khusus Einstein, massa inti atom harus lebih kecil dari jumlah massa proton dan neutron bebas tempat ia terbentuk. Perbedaan massa yang sesuai dengan energi ikat inti ditentukan oleh hubungan Einstein (§ 36,7):

Selisih antara jumlah massa sisa proton dan neutron bebas, yang membentuk nukleus, dan massa nukleus disebut cacat massa nukleus.

Energi ikat biasanya dinyatakan dalam mega-elektronvolt (MeV). Karena satuan massa atom (a.m.u.) sama dengan kg, kita dapat menentukan energi yang sesuai dengannya:

Energi ikat dapat diukur secara langsung dari neraca energi dalam reaksi fisi nuklir. Dengan demikian, energi ikat deuteron ditentukan untuk pertama kalinya selama pemisahannya oleh y-quanta. Namun, dari rumus (37.1), energi ikat dapat ditentukan jauh lebih akurat, karena dengan bantuan spektrograf massa dimungkinkan untuk mengukur massa isotop dengan akurasi .

Mari kita hitung, misalnya, energi ikat inti helium Massanya dalam satuan atom sama dengan massa proton dan massa neutron. Oleh karena itu cacat massa inti helium

Dikalikan dengan MeV, kita peroleh

Tabel 37.1. (lihat pindaian) Energi ikat inti atom

Jika massa total inti dan partikel yang terbentuk dalam reaksi nuklir apa pun kurang dari massa total inti dan partikel awal, maka energi yang sesuai dengan penurunan massa ini dilepaskan dalam reaksi semacam itu. Ketika jumlah total proton dan jumlah total neutron dipertahankan, penurunan massa total berarti bahwa cacat massa total meningkat sebagai akibat dari reaksi dan nukleon dalam inti baru bahkan lebih terikat satu sama lain daripada dalam inti asli. Energi yang dilepaskan sama dengan selisih antara energi ikat total dari inti yang terbentuk dan energi ikat total dari inti asli, dan dapat dicari dengan menggunakan tabel tanpa menghitung perubahan massa total. Energi ini dapat dilepaskan ke lingkungan dalam bentuk energi kinetik inti dan partikel atau dalam bentuk y-quanta. Contoh reaksi yang disertai pelepasan energi adalah reaksi spontan.

Mari kita lakukan perhitungan energi reaksi nuklir transformasi radium menjadi radon:

Energi ikat inti asli adalah 1731,6 MeV (Tabel 37.1), dan total energi ikat inti yang terbentuk sama dengan MeV dan 4,9 MeV lebih besar dari energi ikat inti asli.

Akibatnya, dalam reaksi ini, energi 4,9 MeV dilepaskan, yang terutama merupakan energi kinetik partikel-a.

Jika sebagai akibat dari reaksi, inti dan partikel terbentuk, yang massa totalnya lebih besar daripada inti dan partikel awal, maka reaksi semacam itu hanya dapat berlangsung dengan penyerapan energi yang sesuai dengan peningkatan massa ini, dan akan tidak pernah terjadi secara spontan. Jumlah energi yang diserap sama dengan selisih antara total energi ikat inti awal dan total energi ikat inti yang terbentuk dalam reaksi. Dengan cara ini, seseorang dapat menghitung energi kinetik apa yang harus dimiliki partikel atau nukleus lain dalam tumbukan dengan nukleus target untuk melakukan reaksi semacam ini, atau menghitung nilai kuantum yang diperlukan untuk pemecahan nukleus apa pun.

Jadi, nilai minimum dari -kuantum yang diperlukan untuk pemisahan deuteron sama dengan energi ikat deuteron 2,2 MeV, karena

dalam reaksi ini:

proton dan neutron bebas terbentuk

Kesesuaian yang baik dari perhitungan teoretis semacam ini dengan hasil eksperimen menunjukkan kebenaran penjelasan di atas tentang cacat pada massa inti atom dan menegaskan prinsip proporsionalitas massa dan energi yang ditetapkan oleh teori relativitas.

Perlu dicatat bahwa reaksi di mana transformasi partikel elementer terjadi (misalnya, -peluruhan) juga disertai dengan pelepasan atau penyerapan energi yang sesuai dengan perubahan massa total partikel.

Karakteristik penting dari nukleus adalah energi ikat rata-rata nukleus per nukleon (Tabel 37.1). Semakin besar, semakin kuat nukleon saling berhubungan, semakin kuat nukleus. Dari Tabel. 37.1 menunjukkan bahwa untuk sebagian besar inti nilainya sekitar 8 MeV per. nukleon dan menurun untuk nukleus yang sangat ringan dan berat. Di antara inti ringan, inti helium menonjol.

Ketergantungan nilai pada nomor massa inti A ditunjukkan pada gambar. 37.12. Dalam inti ringan, sebagian besar nukleon terletak di permukaan inti, di mana mereka tidak sepenuhnya menggunakan ikatannya, dan nilainya kecil. Ketika massa inti meningkat, rasio permukaan terhadap volume menurun dan fraksi nukleon yang terletak di permukaan berkurang. Oleh karena itu, berkembang. Namun, karena jumlah nukleon dalam inti meningkat, gaya tolak Coulomb antara proton meningkat, melemahkan ikatan dalam inti, dan ukuran inti berat berkurang. Dengan demikian, nilai maksimum untuk inti bermassa sedang (karenanya, mereka dibedakan oleh kekuatan terbesar.

Sebuah kesimpulan penting mengikuti dari ini. Dalam reaksi fisi inti berat menjadi dua inti sedang, serta dalam sintesis inti sedang atau ringan dari dua inti yang lebih ringan, diperoleh inti yang lebih kuat dari yang asli (dengan nilai yang lebih besar. Artinya energi dilepaskan selama reaksi tersebut.Hal ini didasarkan pada produksi energi atom selama fisi inti berat ( 39.2) dan energi termonuklir - dalam fusi inti (§ 39.6).

Nukleon di dalam nukleus disatukan oleh gaya nuklir. Mereka ditahan oleh energi tertentu. Cukup sulit untuk mengukur energi ini secara langsung, tetapi dapat dilakukan secara tidak langsung. Adalah logis untuk mengasumsikan bahwa energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan nukleon dalam inti akan sama atau lebih besar dari energi yang menyatukan nukleon.

Energi Ikatan dan Energi Nuklir

Energi terapan ini sudah lebih mudah diukur. Jelas bahwa nilai ini akan sangat akurat mencerminkan nilai energi yang menjaga nukleon di dalam nukleus. Oleh karena itu, energi minimum yang diperlukan untuk memecah nukleus menjadi nukleon individu disebut energi ikat nuklir.

Hubungan antara massa dan energi

Kita tahu bahwa setiap energi berbanding lurus dengan massa tubuh. Oleh karena itu, wajar jika energi ikat inti juga akan bergantung pada massa partikel penyusun inti ini. Hubungan ini didirikan oleh Albert Einstein pada tahun 1905. Ini disebut hukum hubungan antara massa dan energi. Sesuai dengan hukum ini, energi dalam suatu sistem partikel atau energi diam berbanding lurus dengan massa partikel yang menyusun sistem ini:

dimana E adalah energi, m adalah massa,
c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa.

Efek cacat massal

Sekarang anggaplah kita telah memecah inti atom menjadi nukleon penyusunnya, atau kita telah mengambil sejumlah nukleon dari nukleus. Kami mengeluarkan beberapa energi untuk mengatasi kekuatan nuklir, saat kami melakukan pekerjaan. Dalam kasus proses sebaliknya - fusi nukleus, atau penambahan nukleon ke nukleus yang sudah ada, energi, menurut hukum kekekalan, sebaliknya, akan dilepaskan. Ketika energi sisa dari suatu sistem partikel berubah karena proses apa pun, massanya juga berubah. Rumus dalam hal ini akan menjadi sebagai berikut:

m=(∆E_0)/c^2 atau E_0=∆mc^2,

di mana E_0 adalah perubahan energi diam sistem partikel,
m adalah perubahan massa partikel.

Misalnya, dalam kasus fusi nukleon dan pembentukan nukleus, kita melepaskan energi dan mengurangi massa total nukleon. Massa dan energi terbawa oleh foton yang dipancarkan. Ini adalah efek cacat massa.. Massa nukleus selalu lebih kecil dari jumlah massa nukleon yang menyusun nukleus ini. Secara numerik, cacat massa dinyatakan sebagai berikut:

m=(Zm_p+Nm_n)-M_i,

di mana M_m adalah massa inti,
Z adalah jumlah proton dalam inti,
N adalah jumlah neutron dalam inti,
m_p adalah massa proton bebas,
m_n adalah massa neutron bebas.

Nilai m dalam dua rumus di atas adalah nilai di mana massa total partikel inti berubah ketika energinya berubah karena pecah atau fusi. Dalam kasus sintesis, kuantitas ini akan menjadi cacat massa.

Nama parameter	Berarti
Subjek artikel:	Cacat massa dan energi ikat nuklir
Rubrik (kategori tematik)	Radio

Studi menunjukkan bahwa inti atom adalah formasi yang stabil. Ini berarti bahwa ada hubungan tertentu antara nukleon dalam nukleus.

Massa inti dapat ditentukan dengan sangat akurat menggunakan spektrometer massa - alat ukur yang memisahkan berkas partikel bermuatan (biasanya ion) dengan muatan spesifik yang berbeda menggunakan medan listrik dan magnet Q/t. Pengukuran spektrometri massa menunjukkan bahwa massa inti lebih kecil dari jumlah massa nukleon penyusunnya. Tetapi karena setiap perubahan massa (lihat 40) harus sesuai dengan perubahan energi, maka, oleh karena itu, energi tertentu harus dilepaskan selama pembentukan nukleus. Kebalikannya juga mengikuti hukum kekekalan energi: untuk membagi nukleus menjadi bagian-bagian komponennya, sangat penting untuk menghabiskan jumlah energi yang sama, dilepaskan selama pembentukannya. Energi yang sangat penting untuk dikeluarkan. untuk membagi nukleus menjadi nukleon individu, biasanya disebut energi ikat nuklir(lihat 40).

Menurut ekspresi (40.9), energi ikat nukleon dan nukleus

Est = [Zmp+(A–Z)M N–saya] c 2 , (252.1)

di mana m p, M N, saya adalah massa dari proton, neutron dan inti, masing-masing. Tabel biasanya tidak memberikan massa. saya inti dan massa t atom. Oleh karena itu, rumus energi ikat inti adalah

Est = [Zm H +(A–Z)M N–m] c 2 , (252.2)

di mana M N adalah massa atom hidrogen. Sebagai M N lagi m p , dengan jumlah Saya, maka suku pertama dalam kurung siku meliputi massa Z elektron. Tetapi karena massa atom t berbeda dengan massa inti saya hanya pada massa elektron, maka perhitungan menggunakan rumus (252 1) dan (252,2) menghasilkan hasil yang sama. Nilai

Δ t = [Zmp+(A–Z)M N] –saya (252.3)

ditelepon cacat massa kernel. Massa semua nukleon berkurang dengan jumlah ini ketika inti atom terbentuk dari mereka. Seringkali, alih-alih energi ikat, orang mempertimbangkan energi ikatan spesifikE St adalah energi ikat per nukleon. Ini mencirikan stabilitas (kekuatan) inti atom, .ᴇ. lebih E St, semakin stabil inti. Energi ikat spesifik tergantung pada nomor massa TETAPI elemen (Gbr. 45). Untuk inti ringan ( TETAPI 12) energi ikat spesifik meningkat tajam hingga 6 7 MeV, mengalami sejumlah lompatan (misalnya, untuk H E St= 1.1 MeV, untuk He - 7.1 MeV, untuk Li - 5.3 MeV), kemudian semakin lambat meningkat menjadi nilai maksimum 8,7 MeV untuk elemen dengan TETAPI= 50 60, dan kemudian secara bertahap menurun untuk elemen berat (misalnya, untuk U adalah 7,6 MeV). Perhatikan sebagai perbandingan bahwa energi ikat elektron valensi dalam atom adalah sekitar 10 eV (10 -6 kali lebih kecil).

Mengurangi energi spesifik koneksi selama transisi ke unsur-unsur berat dijelaskan oleh fakta bahwa dengan peningkatan jumlah proton dalam nukleus, energinya juga meningkat. tolakan Coulomb. Karena alasan ini, ikatan antara nukleon menjadi kurang kuat, dan inti itu sendiri menjadi kurang kuat.

Yang paling stabil adalah yang disebut inti ajaib, di mana jumlah proton atau jumlah neutron sama dengan salah satu angka ajaib: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Sangat stabil inti ajaib ganda, di mana jumlah proton dan jumlah neutron adalah ajaib (hanya ada lima inti ini: He, O, Ca, Pb).

Dari gambar. 45 maka inti dari bagian tengah tabel periodik adalah yang paling stabil dari sudut pandang energi. Inti berat dan ringan kurang stabil. Ini berarti bahwa proses-proses berikut ini sangat menguntungkan:

1) pembelahan inti berat menjadi inti yang lebih ringan;

2) peleburan inti ringan satu sama lain menjadi inti yang lebih berat.

Kedua proses melepaskan sejumlah besar energi; proses ini saat ini dilakukan secara praktis (reaksi fisi dan reaksi termonuklir).

Cacat massa dan energi ikat inti - konsep dan jenis. Klasifikasi dan fitur kategori "Cacat massa dan energi ikat inti" 2017, 2018.

inti atom. cacat massa. Energi ikat inti atom

Inti atom adalah bagian tengah dari atom, di mana semua muatan positif dan hampir semua massa terkonsentrasi.

Inti dari semua atom terdiri dari partikel yang disebut nukleon. Nukleon dapat berada dalam dua keadaan - dalam keadaan bermuatan listrik dan dalam keadaan netral. Sebuah nukleon dalam keadaan bermuatan disebut proton. Proton (p) adalah inti yang paling ringan unsur kimia- hidrogen. Muatan proton sama dengan muatan positif elementer, yang besarnya sama dengan muatan negatif elementer q e = 1,6 10 -19 C, yaitu muatan sebuah elektron. Nukleon dalam keadaan netral (tidak bermuatan) disebut neutron (n). Massa nukleon di kedua keadaan sedikit berbeda satu sama lain, mis. m n m p .

Nukleon tidak partikel dasar. Mereka memiliki struktur internal yang kompleks dan terdiri dari partikel materi yang lebih kecil - quark.

Sifat utama inti atom adalah muatan, massa, putaran, dan momen magnet.

Biaya inti ditentukan oleh jumlah proton (z) yang menyusun inti. Muatan inti (zq) berbeda untuk unsur kimia yang berbeda. Nomor z disebut nomor atom atau nomor muatan. Nomor atom adalah nomor atom suatu unsur kimia dalam sistem periodik elemen D. Mendeleev. Muatan inti juga menentukan jumlah elektron dalam atom. Jumlah elektron dalam atom menentukan distribusinya pada kulit dan subkulit energi dan, akibatnya, semua karakteristik fisikokimia atom. Muatan inti menentukan spesifikasi unsur kimia tertentu.

Massa inti Massa nukleus ditentukan oleh jumlah (A) nukleon yang menyusun nukleus. Jumlah nukleon dalam inti (A) disebut nomor massa. Jumlah neutron (N) dalam inti dapat ditemukan jika dari jumlah total nukleon (A) kurangi jumlah proton (z), yaitu N=F-z. Dalam tabel periodik, hingga pertengahan, jumlah proton dan neutron dalam inti atom kira-kira sama, yaitu. (А-z)/z= 1, pada akhir tabel (А-z)/z= 1.6.

Inti atom biasanya dilambangkan sebagai berikut:

X - simbol unsur kimia;

Z adalah nomor atom;

A adalah nomor massa.

Saat mengukur massa inti zat sederhana ditemukan bahwa sebagian besar unsur kimia terdiri dari kelompok atom. Memiliki muatan yang sama, inti dari kelompok yang berbeda memiliki massa yang berbeda. Varietas atom dari unsur kimia tertentu, yang berbeda dalam massa inti, disebut isotop. Inti isotop memiliki nomor yang sama proton, tetapi nomor berbeda neutron ( dan ; , , , ; , , ).

Selain inti isotop (z - sama, A - berbeda), ada inti isobar(z - berbeda, A - sama). ( dan ).

Massa nukleon, inti atom, atom, elektron, dan partikel lain dalam fisika nuklir biasanya mengukur bukan dalam "KG", dalam satuan massa atom (amu - atau disebut satuan massa karbon dan dilambangkan dengan "e"). Untuk satuan massa atom (1e), diambil 1/12 massa atom karbon 1e = 1,6603 10 -27 kg.

Massa nukleon: m p -1,00728 e, m n = 1,00867 e.

Kita melihat bahwa massa inti yang dinyatakan dalam "e" akan ditulis sebagai angka yang dekat dengan A.

Putaran nukleus. Momentum sudut mekanis (putaran) nukleus sama dengan jumlah vektor putaran nukleon yang membentuk nukleus. Proton dan neutron memiliki spin sama dengan L = ± 1/2ћ. Dengan demikian, spin inti dengan jumlah nukleon genap (A genap) adalah bilangan bulat atau nol. Putaran inti dengan jumlah nukleon ganjil (A ganjil) adalah setengah bilangan bulat.

Momen magnet inti. Momen magnet inti (P m i) inti dibandingkan dengan momen magnet pengisian elektron kulit elektron atomnya sangat kecil. pada sifat magnetik atom, momen magnet inti tidak mempengaruhi. Satuan pengukuran momen magnet inti adalah magnet inti i = 5.05.38 10 -27 J/T. Ini adalah 1836 kali lebih kecil dari momen magnet elektron - magneton Bohr B = 0,927 10 -23 J / T.

Momen magnet proton sama dengan 2,793 i dan sejajar dengan putaran proton. Momen magnet neutron sama dengan 1,914 i dan antiparalel dengan spin neutron. Momen magnetik inti adalah urutan magneton nuklir.

Untuk membagi nukleus menjadi nukleon penyusunnya, sejumlah pekerjaan harus dilakukan. Nilai usaha ini adalah ukuran energi ikat inti.

Energi ikat inti secara numerik sama dengan pekerjaan yang harus dilakukan untuk membagi inti menjadi nukleon penyusunnya dan tanpa memberikan energi kinetik kepada mereka.

Dalam proses kebalikan dari pembentukan nukleus, energi yang sama harus dilepaskan dari nukleon penyusunnya. Ini mengikuti dari hukum kekekalan energi. Oleh karena itu, energi ikat inti sama dengan selisih antara energi nukleon yang membentuk inti dan energi inti:

E \u003d E nuk - E i. (satu)

Dengan mempertimbangkan hubungan antara massa dan energi (E = m c 2) dan komposisi inti, kita tulis ulang persamaan (1) sebagai berikut:

= s 2 (2)

Nilai

m \u003d zm p + (A-z) m n - M i, (3)

Sama dengan perbedaan antara massa nukleon yang membentuk nukleus dan massa nukleus itu sendiri, disebut cacat massa.

Ekspresi (2) dapat ditulis ulang menjadi:

= m s 2 (4)

Itu. cacat massa adalah ukuran energi ikat inti.

Dalam fisika nuklir, massa nukleon dan inti diukur dalam amu. (1 sma = 1,6603 10 27 kg), dan energi biasanya diukur dalam MeV.

Mempertimbangkan bahwa 1 MeV = 10 6 eV = 1,6021 10 -13 J, kami menemukan nilai energi yang sesuai dengan satuan massa atom

1.a.u.m. s 2 = 1,6603 10 -27 9 10 16 = 14,9427 10 -11 J = 931,48 MeV

Jadi, energi ikat inti dalam MeV adalah

E sv = m 931,48 MeV (5)

Mempertimbangkan bahwa tabel biasanya tidak memberikan massa inti, tetapi massa atom, untuk perhitungan praktis cacat massa, bukan rumus (3)

nikmati yang lain

m \u003d zm H + (A-z)m n - M a, (6)

Artinya, massa proton digantikan oleh massa atom hidrogen ringan, sehingga menambahkan z massa elektron, dan massa nukleus digantikan oleh massa atom M a, sehingga mengurangi massa elektron z ini.

Energi ikat per nukleon dalam inti disebut energi ikat spesifik.

(7)