כוחות, מסה ואנרגית קשר

סיכום

בחלק זה למדנו על הכוח הגרעיני החזק, על מושג הפחת המסה ועל אנרגיית הקשר הגרעינית. הגדרנו יחידות חדשות שיעזרנו לנו לייצג את הגדלים הקטנים שבעולם האטומי. הכרנו מודלים שונים למבנה גרעין האטום.

נסכם בנקודות את אשר למדנו בחלק זה:

• הכוח הגרעיני החזק פועל למרחק קצר בלבד והוא המתגבר על כוח הדחייה החשמלי הקיים בין הפרוטונים וגורם בכך להחזקת מבנה הגרעין

• חלק מסך המסות של הנוקליאונים מומר לקשרי האנרגיה שביניהם כדי להחזיקם יחד במבנה גרעין מאוחד

ΔE = ΔM c²

• יחידה אטומית למדידת מסה נקבעה להיות החלק ה-12 של מסת אטום פחמן-12

1[u] = 1.660539‧10^-27[kg]

• את המסה ניתן לייצג גם ביחידות של אנרגיה, לשם כך נשתמש ביחידת אנרגיה של אלקטרון-וולט,

1 [eV] = 1.6022∙10^-19 [J]

• יחידת המסה המשתמש ביחידת האנרגיה של אלקטרון-וולט היא היחידה של אלקטרון-וולט למהירות האור בריבוע,

eV / c² = 1.78269∙10^-36 [kg]

• מסות החלקיקים האטומיים תוך שימוש ביחידות אנרגיה אלקטרון-וולט הן,

m_e = ~0.511 [MeV/c²]
m_p = ~938 [MeV/c²]
m_n = ~939.5 [MeV/c²]

• אנרגיית הקשר הגרעינית ניתן לחישוב בעזרת המשוואה הבאה,

B = (Z‧m_p + (A-Z)‧m_n – m₀)‧c²

• ככל שאנרגיית הקשר לנוקליאון היא גדולה יותר כך יהיה מבנה גרעין האטום יציב יותר

• על בסיס הדמיון הקיים בין מבנה טיפה למבנה הגרעין ניתן לבנות את מודל הטיפה של גרעין האטום. על בסיס מודל זה ניתן להגיע למשוואה הבאה המתארת את האנרגיה הכלואה בגרעין,

E_B = a_VA + a_SA^2/3 – a_CZ(Z-1)A^-1/3 – a_AZ(A-2Z) 2A^-1/3 + δ(A,Z)

• מודל הקליפות של הגרעין מגביל את הפרוטונים ואת הניוטרונים הבונים את הגרעין שלא להימצא שניים מכל סוג באותו מצב קוונטי, כך נערמות קליפות של זוגות חלקיקים אלו אחת על השנייה ליצירת מבנה הגרעין

• המודל הקולקטיבי מניח תנועה מתמדת של הנוקלאונים הבונים את הגרעין. בזכות תנועה זו מתקיימת השפעה הדדית וקבוצתית בין הנוקליאונים הבונים את הגרעין

בחלק הבא נלמד על מקרים בהם קיימת אי-יציבות של גרעין האטום ותוצאותיה בהתפרקות רדיואקטיבית.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - פיזיקה גרעינית | פיזיקה גרעינית - כוחות, מסה ואנרגיית קשר : כוח גרעיני חזק וכוח גרעיני חלש | פחת מסה | יחידת מסה אטומית | ייצוג מסת האטום ביחידות אנרגיה | אנרגיית הקשר הגרעינית | מודלים של הגרעין | סיכום ]