Энергия связи ядра – минимальная энергия, необходимая для того, чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны (протоны и нейтроны). Ядро – система связанных нуклонов, состоящая из Z протонов (масса протона в свободном состоянии mp) и N нейтронов (масса нейтрона в свободном состоянии mn). Для того, чтобы разделить ядро на составные нуклоны, нужно затратить определенную минимальную энергию W, называемую энергией связи. При этом покоящееся ядро с массой М переходит в совокупность свободных покоящихся протонов и нейтронов с суммарной массой Zmp + Nmn. Энергия покоящегося ядра Мс2. Энергия освобождённых покоящихся нуклонов (Zmp + Nmn)с2. В соответствии с законом сохранения энергии Мс2 + W = (Zmp + Nmn)с2. Или W = (Zmp + Nmn)с2 - Мс2. Поскольку W > 0, то М < (Zmp + Nmn), т.е. масса, начального ядра, в котором нуклоны связаны, меньше суммы масс свободных нуклонов, входящих в его состав.
W растёт с увеличением числа А нуклонов в ядре (А = Z + N). Удобно иметь дело с удельной энергией связи ε = W/A, т.е. средней энергией связи, приходящейся на один нуклон. Для большинства ядер ε ≈ 8 МэВ (1 МэВ = 1.6·10-13 Дж). Для разрыва химической связи нужна энергия в 106 раз меньше.
Зависимость удельной энергии связи ядра ε от числа нуклонов А в стабильных ядрах
Дефект масс - недостаток массы ядра по сравнению с суммой масс свободных нуклонов
Расчетная формула для дефекта масс:
где М я - масса ядра
( Z x m p + N x mn ) - сумма масс свободных нуклонов, сливающихся в ядро
Z- число протонов
mp -масса свободного протона
N - число нейтронов
mn - масса свободного нейтрона
