19.4
יציבות גרעינית מכומתת בצורה הטובה ביותר במונחים של אנרגיית קשר גרעינית. חשבו על אטום הליום-4, שיש לו שני פרוטונים, שני ניטרונים ושני אלקטרונים. סך כל המסות הידועות של החלקיקים הללו גדול מהמסה שנמדדה להליום-4 ניטרלי, שהיא 0.0305 יחידות מסה אטומיות.
ההפרש בין יחידות המסה האטומיות בחישוב ובניסוי נקרא פער המסה. כמות האנרגיה הגדולה המשוחררת בהיווצרות הליום-4 היא הסיבה להפרש זה. שקילות מסה-אנרגיה של איינשטיין עוזרת להעריך את שינוי האנרגיה הקשור באובדן מסה.
התוצאה של המרת המסה לקילוגרמים ופתרון המשוואה היא ביחידות הבסיס SI לג'ול. ניכר כי כמות עצומה של אנרגיה מלווה את השינוי הזעיר במסה. האנרגיה המשוחררת כשהגרעינים נקשרים זה לזה זהה לאנרגיה הנדרשת כדי לפרק את הגרעינים הללו לפרוטונים ולניטרונים המרכיבים אותם, ונקראת אנרגיית הקשר הגרעינית.
בהליום מדובר ב-2.74 טרה-ג'ול למול. חילוק במספר אבוגדרו שווה ל-4.55 פיקוג'ול כאנרגיית הקשירה הגרעינית של גרעין הליום. לעיתים קרובות זה מבוטא גם באלקטרון וולט.
בהליום 4, התוצאה מתבררת כ-28.5 מגה אלקטרון וולט לגרעין. כשמחלקים במספר הנוקלאונים, 4, מקבלים את אנרגיית הקשי הגרעינית של כל נוקלאון. התרשים של אנרגיית קשר גרעינית לנוקלאון מול מספר מסה מתאר את היציבויות ההשוואתיות של הנוקלידים.
היסודות עם מספרי מסה הנעים בין 40 ל-100 הם בעלי אנרגיית הקשר הגבוהה ביותר לנוקלאן, ולברזל-56 יש את המסה הנמוכה ביותר לנוקלאון. כדי להגיע ליציבות, גרעינים כבדים נוטים להתפורר לגרעינים בגודל בינוני באמצעות תהליך אקסותרמי הנקרא ביקוע, בעוד שגרעינים קלים יותר משתלבים באמצעות תהליך היתוך.
ההבדל בין המסה המחושבת למסה הנמדדת בניסוי ידוע כפגם המסה של האטום. במקרה של הליום-4, הפגם המסתי מצביע על "הפסד" במסה של 4.0331 אמו - 4.0026 אמו = 0.03…
2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.