2015-05-18
720
Ядра — это устойчивые образования и для их разрушения необходимо затратить работу, величина которой является мерой их прочности. Энергия связи ядра 
определяется работой, которую нужно совершить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны без придания им кинетической энергии. Из закона сохранения энергии следует, что при образовании ядра должна выделяться такая же энергия, какую нужно затратить при расщеплении ядра на составляющие его нуклоны. Энергия связи ядра — это разность между энергией всех свободных нуклонов, составляющих ядро, и энергия ядра Wя: Wсв=Wн–Wя. Пусть ядро с массой Mяд образовано из Z протонов с массой Zmp и (A–Z) нейтронов с массой (A–Z)mp. Тогда, учитывая связь между энергией и массой W=mc2, выражение для энергии связи ядра можно записать в виде
| Wсв=[Zmp+(A–Z)mn–Mяд]c2. | (36.1) |
Если энергию измерять в мегаэлектронвольтах (МэВ), а массы протона, нейтрона и ядра в атомных единицах массы (а.е.м), то формула (36.1) принимает вид
| Wсв=931[Zmp+(A–Z)mn–Mяд]. | (36.2) |
Масс-спектрометрические измерения показали, что масса ядра всегда меньше суммарной массы составляющих его нуклонов. Уменьшение массы ядра при его образовании обусловлено выделением энергии, численно равной энергии связи. Величина
|
|
|
 .
| (36.3) |
называется дефектом массы и характеризует уменьшение суммарной массы нуклонов при образовании ядра. Из (36.1) и (36.3) следует, что дефект массы
| Dm=[Zmp+(A–Z)mn–Mяд]. | (36.4) |
Удельной энергией связи называется работа, которую необходимо совершить для удаления из ядра одного нуклона. Очевидно, что
 .
| (36.5) |
где wсв — удельная энергия связи.
На рис. 36.1 показана зависимость удельной энергии связи от массового числа A, характеризующая различную прочность связей нуклонов в ядрах разных химических элементов. В средней части периодической системы (28£A£138) ядра элементов наиболее прочны — в этих ядрах wсв@8,7 МэВ/нуклон. При дальнейшем увеличении массового числа A удельная энергия связи убывает и к концу периодической системы (например, для ядра урана) уменьшается до значения wсв@7,6 МэВ/нуклон. Этим объясняется возможность выделения энергии при делении тяжелых ядер (см. § 36.11).
Рис. 36.1
Если построить в увеличенном масштабе начальный участок зависимости wсв=wсв(A), то на нем заметны характерные максимумы для ядер, содержащих четное число протонов и четное число нейтронов (чётно-чётные ядра 
). Такие ядра являются наиболее прочными. Минимумы удельной энергии связи характерны для нечетно-нечетных ядер 
.
