Dư thừa khối lượng (hạt nhân)

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới điều hướng Bước tới tìm kiếm

Sự dư thừa khối lượng của một hạt nhân là sự khác biệt giữa khối lượng thực của nó và số khối của nó trong các đơn vị khối lượng nguyên tử. Đây là một trong những phương pháp chủ yếu để lập bảng khối lượng hạt nhân. Khối lượng của hạt nhân nguyên tử gần đúng (chênh lệch ít hơn 0,1% đối với hầu hết các hạt nhân) theo số khối của nó, điều này cho thấy phần lớn khối lượng của hạt nhân phát sinh từ khối lượng của các protonneutron cấu thành của nó. Do đó, sự dư thừa khối lượng là một biểu hiện của năng lượng liên kết hạt nhân, liên quan đến năng lượng liên kết trên mỗi hạt nhân của carbon-12 (định nghĩa đơn vị khối lượng nguyên tử). Nếu vượt quá khối lượng mang điện tích âm, hạt nhân có năng lượng liên kết nhiều hơn 12 C và ngược lại. Nếu một hạt nhân có khối lượng vượt quá lớn so với một loại hạt nhân gần đó, nó có thể phân rã phóng xạ, giải phóng năng lượng.

Thang đo năng lượng của phản ứng hạt nhân[sửa | sửa mã nguồn]

Tiêu chuẩn 12 C làm căn cứ hữu ích khi nói về khối lượng hạt nhân trong các đơn vị khối lượng nguyên tử cho định nghĩa của khối lượng dư thừa. Tuy nhiên, tính hữu dụng của nó phát sinh trong việc tính toán chuyển động học hoặc phân rã phản ứng hạt nhân. Chỉ một phần nhỏ của tổng năng lượng liên quan đến hạt nhân nguyên tử bằng cách tương đương năng lượng khối lượng, theo thứ tự 0,01% đến 0,1% tổng khối lượng, có thể được hấp thụ hoặc giải phóng dưới dạng bức xạ. Do đó, bằng cách làm việc trong điều kiện dư thừa khối lượng, người ta đã loại bỏ phần lớn sự thay đổi khối lượng phát sinh từ việc chuyển hoặc giải phóng các nucleon, làm cho rõ ràng hơn về quy mô của sự khác biệt năng lượng ròng.

Động học phản ứng hạt nhân được thực hiện thông thường trong các đơn vị liên quan đến volt điện tử, hậu quả của công nghệ máy gia tốc. Sự kết hợp của điểm thực tế này với mối quan hệ lý thuyết E = mc 2 làm cho các đơn vị điện cực cực lớn so với tốc độ bình phương ánh sáng (MeV / c 2) là một dạng thuận tiện để biểu thị khối lượng hạt nhân. Tuy nhiên, giá trị bằng số của khối lượng hạt nhân trong MeV / c 2 là khá lớn (thậm chí khối lượng proton là ~ 938,27 MeV / c 2), trong khi khối lượng vượt quá phạm vi trong hàng chục MeV / c 2. Điều này làm cho khối lượng được lập bảng vượt quá ít cồng kềnh để sử dụng trong tính toán. Một điểm đáng chú ý là thuật ngữ 1 / c 2 thường bị bỏ qua khi trích dẫn các giá trị vượt quá khối lượng trong MeV, vì người ta quan tâm đến năng lượng hơn và không phải khối lượng; nếu muốn có đơn vị khối lượng, người ta chỉ cần thay đổi đơn vị từ MeV sang MeV / c 2 mà không thay đổi giá trị số.

Thí dụ[sửa | sửa mã nguồn]

Hãy xem xét sự phân hạch hạt nhân 236 U thành 92 Kr, 141 Ba và ba neutron.

236 U → 92 Kr + 141 Ba + 3 n

Số khối của chất phản ứng, 236 U, là 236. Vì khối lượng thực tế là &0000000000000236.045563236.045563, khối lượng vượt quá của nó là + &-1000000000000000.0455630.045563 Tính theo cách tương tự, lượng dư thừa cho các sản phẩm, 92 Kr, 141 Ba và ba neutron, là &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.9261570.073843, &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.9144120.0855883 × &-1000000000000000.0086650.008665 u = +&-1000000000000000.0259940.025994 u, tương ứng, với tổng khối lượng vượt quá &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.8665630.133437 Sự khác biệt giữa lượng dư của chất phản ứng và của sản phẩm là &0000000000000000.1790000.179000, cho thấy lượng dư của sản phẩm ít hơn so với các chất phản ứng, và do đó có thể xảy ra sự phân hạch - một phép tính cũng có thể được thực hiện chỉ với khối lượng của chất phản ứng.

Khối lượng dư có thể được chuyển đổi thành năng lượng bằng &0000000000000001.0000001 u = &0000000000000931.494000931.494E = mc 2, đạt &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1000000.000000166.737 MeV.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]