Как вычисляется энергия связи атомного ядра?

Энергия связи атомного ядра вычисляется путем измерения разницы в массе между связанными ядрами и отдельными нуклонами (протонами и нейтронами), составляющими ядро. Эта разница в массе называется массовым дефектом (mass defect).

Энергия связи (binding energy) ядра является мерой энергии, необходимой для разделения ядра на отдельные нуклоны или для сборки отдельных нуклонов в ядро. Она связана с массовым дефектом через знаменитую формулу Альберта Эйнштейна E=mc², где E — энергия, m — масса и c — скорость света в вакууме.

Массовый дефект (Δm) связан с энергией связи (ΔE) следующим образом:

ΔE = Δmc²,

где ΔE — энергия связи, Δm — массовый дефект, c — скорость света.

Энергия связи ядра может быть выражена как положительная величина, поскольку для образования ядра требуется энергия. Более стабильные ядра имеют более высокую энергию связи, что означает, что энергия, необходимая для разделения их на отдельные нуклоны, будет больше.

Экспериментальные данные о массе ядер используются для определения массового дефекта и, следовательно, энергии связи ядра. Массовый дефект можно вычислить, вычитая суммарные массы протонов и нейтронов в ядре из его измеренной массы. Затем массовый дефект можно перевести в энергию связи с использованием формулы E=mc².