Energia de legătură pe nucleon. Platoul de stabilitate.

În ce an a treia lecții de fizică

nucleară vom discuta despre energia

de legătură a nucleului și apoi

vreo mă dezvolta pe baza acestui

concept Câteva idei în legătură

cu stabilitatea nucleară energia

de legătură a nucleului este energia

cedată unui nucleu izolat și în

repaus pentru al Descompune în

nucleonii componenți de asemeni

izolați și în repaus această energie

de legătură este corespondentul

energetic al defectului de masă

mai exact energia de legătură este

defectul de masă mulți cu viteza

luminii vila pătrat și Deci formula

pentru energia de legătură este

aceasta și iar reflectă definiția

adică este energia pe care trebuie

să o cheltui in pentru a descompune

un nucleu în nucleoni componenți

Și de ce este masa cumulată a tuturor

nucleonilor minus masa nucleului

înmulțită cu ceva pătrat deoarece

în mod uzual cunoaștem masele atomice

și numai Salut călăului and această

formulă se rescrie în termen de

masa atomică Masa nucleului este

masa atomică a minus 10 ori masa

electronului Și de ce energia de

legătură va fi egal cu Zetor masa

atomului de hidrogen aceasta deoarece

acumulăm factorul plus z m e cu

10 m p obținem 10 înmulțit cu mp

plus m e doar un Proton și un electron

formează un atom de hidrogen Se

obține Zetor MH masa atomului de

hidrogen plus a minus z m n minus

masa atomică pe care mulți o înmulțim

cu 900 31 Mag electron volt Doarece

în aplicațiile practice masele

sunt exprimate în unități atomice

de masă de cm și m n și masa atomică

sunt exprimate în unități atomice

de masă și atunci obținem în față

un factor iar cu orice pătrat cu

unitatea atomică de masă mulți

tool cu viteza luminii în vid la

pătrat fac 931 virgulă 5 mg electronvolt

5 obținem această formulă pentru

energia de legătură Evident principala

aplicație practică a acestui concept

este acela de stabilitate a nucleului

deoarece în mod Evident dacă energia

de legătură este mai mare decât

0 atunci înseamnă că trebuie să

cedăm energie nucleului pentru

al Descompune în aceeași nucleoni

și deci dacă nu Am SIDA na această

energie il va rămâne în structura

curentă Deci este stabil Deci dacă

energia de legătură calculată pentru

nucleu este mai mare decât 0 atunci

nucleul este stabil și mai mult

cu cât bineînțeles cu cât această

energie de legătură este mai mare

înseamnă că trebuie să depunem

un să îi spunem efort energetic

mai mare pentru a descompune Deci

nucleul este și mai stabil stabilitatea

nucleului este proporțională cu

această energie de legătură pentru

a lua un exemplu Considerăm nucleul

de oxigen Care este foarte stabil

și deja ar trebui să știți De ce

un nucleu de oxigen este foarte

stabil din lecția trecută mai exact

în modelul în pături a nucleului

am discutat despre așa numitele

nuclee dublu magicieni adică în

care atât numărul de protoni Zet

cât și numărul de neutroni a minus

z sunt numere pare c c este cazul

pentru atomul de sau nucleul scuzați

nucleul de oxigen De ce avem opt

protoni și opt neutroni Deci ambele

numere sunt pare În consecință

nucleul de oxigen este dublu magic

și ar trebui să ne așteptăm să

fie foarte stabil dai de cont fie

că Cât de stabili este folosind

noțiunea de energie de legătură

Deci calculăm energia de legătură

a nucleului de oxigen și obținem

că este de opt ori masa hidrogenului

z este egal cu 8 plus 16 minus

8 Adică numărul de neutroni care

este tot opt ori masa neutronului

minus masa nucleul atomului scuzați

atomului de oxigen De ce nu îți

iei de legătură va avea această

formă această valoare și după ce

facem calculul obținem când mergea

de legătură a nucleului de oxigen

este 100 27 mg electron volt care

întradevăr la scară nucleară este

un Regie mare deci numai că este

pozitivă dar este și mai încerci

înseamnă că nucleul de oxigen va

fi greu de desfăcut în nucleoni

componenți Deci este un nucleu

întradevăr stabil pentru a studia

stabilitatea nucleelor plecând

de la conceptul de energie de legătură

se introduce o alta mărime un alt

parametru așa numit așa numit ai

energie legătură pe nu creion care

se notează cu 0 Deci ypsilon este

energia de legume a dai pe un nucleon

adică cât trebuie să transferăm

în medie unui nucleon pentru al

scoate din nucleul său ia de scrie

foarte bine multe din proprietățile

de stabilitate a nucleelor și acest

lucru este sumarizat în graficul

valorilor experimentale ale acestuia

De ce vedeți este un grafic care

are pe axa verticală epsilon energia

de legătură pe nucleon pentru veri

nuclee și pe axa orizontală a numărul

atomic de masă al acestora Clay

și putem observa mai multe zone

ale valorilor lui epsilon și în

consecință putem discuta despre

stabilitatea nucleelor în funcție

de aceste valori ale lui epsilon

în acest sezon mai concret observăm

o zonă a nucleelor ușoare cu a

mic Deci undeva până la valori

ale lui a egal cu 40 de ce na ceastă

regiune se află nucleele ușoare

în care observăm că valoarea lui

epsilon crește brusc dar la la

fel important în plus față de această

creștere bruscă a lui lipsurilor

este această variație în picuri

aici avem maxime și minime ale

iei observăm că aceste maxim din

zona nucleelor ușoare au loc pentru

nucleele dublu magice Deci întradevăr

aceste picuri corespund nucleelor

de heliu beriliu carbon și oxigen

care sunt toate nucleele dublu

magici Deci întradevăr recuperăm

ideea de stabilitate sporită a

nucleelor dublu magice pe care

am descoperită cu ocazia discuției

modelului împături și în discuția

legată de energia de legătură pe

nucleon O adu o regiune legată

de comportarea lui epsilon bineînțeles

în legătură cu comportarea lui

epsilon este o regiune de mase

intermediare Deci undeva între

40 și 140a Deci în zona nucleelor

intermediare avem un platou de

stabilitate de Ce observăm că în

această zonă epsilon este maxim

și relativ constant acest această

zonă se numește zona platoului

de stabilitate nucleară în care

epsilon energia de legătură pe

nucleon este maxim și relativ constant

valoarea aproximativă a acestei

acestui platou este 8 electronvolt

în general în concluzie după cum

Vedea toate celelalte nuclee fi

ele ușoare file grele au tendința

să evolueze către acest platou

de stabilitate pentru că nucleele

în general și natura în general

preferă configurațiile stabile

bineînțeles Dar vom reveni asupra

acestui punct important și în fine

avem o zonă a nucleelor grele în

care a este mai mare decât 140

Deci ne referim în această toată

zona în care valoarea lui epsilon

scade întru mod relativ constant

și ușor deci în această zonă a

nucleelor grele încep să apară

nuclee cu izotopi instabil această

comportare a nucleelor în funcție

de valoarea energiei de legătură

pe nucleon a lor ne oferă posibilitatea

de a înțelege relativ ușor fenomene

precum fisiunea si fuziunea nucleară

sau dezintegrării nucleare în particular

fisiunea nucleară este fenomenul

prin care nuclee grele Deci ne

referim la nuclee din această zonă

care sunt mai puțin stabile după

cum vedeți comparație cu nucleele

intermediare au apus la 1 mai mic

se transformă în aceste nuclee

stabile deci pur și simplu Spre

exemplu uraniu-238 vizionează se

rupe în două în doi În două nuclee

intermediare plus câțiva neutroni

în felul acesta cresc în dusei

energia de legătură pentru creiona

sistemului și Deci sistemul general

devenind mai stabil fuziunea nucleară

este echivalentul din zona nu clerul

șoareci fuziunea nucleară este

fenomenul prin care nucleu soare

din zona aceasta se transformă

în nuclee stabile din zona intermediar

Bineînțeles că modul prin care

fac acest lucru nu va mai fi fisiunea

deoarece fisiunea scade aul aflând

în zona nucleelor ușoare trebuie

să creștem Paul pentru a ajunge

în zona nucleara intermediare și

atunci fenomenul va fi de fuziune

două nuclee din zona acesta vor

fuziona se vor Uni generând un

nucleu în zona intermediară pe

zona de platou de stabilitate a

energiei de legătură Haideți să

vedem acum cum se pot folosi aceste

concepte legate de energia de legătură

pe nucleon pentru a explica avarii

procese nucleare Deci procese de

creștere a stabilității lucra un

prim caz pe îl luăm considerare

este dezintegrarea Alfa Care este

volumul unui nucleu greu către

platoul de stabilitate prin emisie

sau emisiile succesive de nuclee

de heliu care se mai numesc și

particule alb Deci după cum am

discutat valoarea lui epsilon ca

funcție de numărul Atomic de masă

a arată ceva de genul următor de

ce avem zona nucleelor ușoare apoi

platoul de stabilitate și apoi

zona nucleelor grele în care se

scade încet deci ne aflăm în această

zonă a nucleelor grele care doresc

să își crească valoarea lui epsilon

Deci stabilitatea prin procese

prin care aul este scăzut unisol

de proces este dezintegrarea a

emit nuclee de hal exemplu nucleul

de polen 210 se dezintegrează întru

nucleu de plumb 206 și o particular

sau lucra decât Haide să vedem

de ce are loc acestlucru să calculăm

diferența de energie între starea

finală și starea inițială de ce

energia stări finale plang plus

heliu minus energia de repaus bineînțeles

a Stării inițiale cea a nucleului

de polen Deci calculând acest de

el taie obținem după înlocuirea

valorilor maselor o variație de

energie în acest proces de minus

5 m transporți Deci Delta este mai

mic decât 0 asta înseamnă că starea

finală are o linie de repaus mai

mică decât starea inițială în natură

sau în fizică avem procesul minimei

energii care spune că întotdeauna

sunt preferate sistemele de energie

minim sau configurațiile de energie

mine Deci nucleul de polen 210

este instabil față de dezintegrare

Alfa pentru că obține o configurație

cu energie mai mic și de ce mint

sunt o particulă Alfa poloniul

sau Sistemul nostru se mișcă către

platoul de stabilitate scăzând

aur cu patru unități astfel de

emisie de nuclee Alfa pot fi succesive

adică Putem intra Eventual în unele

cazuri și în alte dezintegrează

un alt exemplu este după cum am

vorbit fisiunea nucleară Care este

evoluția tata nucleelor grele către

același platou de stabilitate prin

ruperea în nuclei de masă intermediare

și eventual emisie a câtorva nu

neutroni un astfel de exemplu este

nucleul de uraniu 236 care zis

ionează în două nuclee de masă

intermediar bariu 144 și krypton

89 și mai minte și trei neutroni

vedem Că întradevăr cei doi nuclei

8 cele două nuclee obținute prin

fisiune a se află în zona maselor

intermediare A 90 140 fuziunea

este procesul complementar prin

care un nucleu ușor deci ne aflam

de data aceasta în această zonă

se mișcă către același platou de

stabilite Deci evoluția este în

acest sens prin Unirea cu alt nucleu

Shore și în felul acesta creșterea

numărului Atomic de masă și Deci

evoluția către platoul de stabilitate

un astfel de exemplu este fuziunea

de uterului cu titlul doi izotopi

ai hidrogenului și formarea unui

atom unui nucleu de heliu cu emisie

unui neutro acești Nucă aceste

nuclee de heliu pot fuziona și

le ulterior ducând către evoluție

în continuare către platou de stabilitate

dacă calculăm variația energiei

în acest proces Deci masa de repaus

a Stării finale masa de repaus

stării inițiale și locuim valorile

obținem că variația de energie

în transferul de procese este din

nou negativă și relativ minus 17

mulți Deci acest proces ce este

favorabil energetic scădem energia

sistemului prin acestă prin această

fuziune această diferență de energie

bineînțeles se va regăsi în starea

finală sub formă de energie cinetică

împărțită între neutroni și particular