Енергія зв’язку атомних ядер

Піонна теорія не дає можливості точно розрахувати енергію зв’язку ядер. Тому її розраховують по дефекту мас. Це різниця між масою всіх уособлених нуклонів і масою ядра, яке утворилось із цих нуклонів

(9.7)

Тут m_я, m_a - маси ядра і атома відповідно, m_H – маса атома водню.

Енергія зв’язку Е_зв розраховується за формулою Ейнштейна

. (9.8)

Енергія зв’язку, що припадає на один нуклон, називається питомою енергією зв’язку. Вона залежить від атомного номера елемента (рис.9.1) і складає декілька МеВ. Це набагато більше (приблизно у 10⁶ раз), ніж енергія зв’язку електрона в атомі ~10 еВ. Ядра з масовими числами 50÷60 а.о.м. (а.о.м.- атомна одиниця маси 1,66×10^-27 кг) мають найбільшу питому енергію зв’язку і тому вони найбільш енергетично вигідні. Це елементи Cr, Mn, Fe, Co, Ni. Інші елементи теж досить стійкі, тому що для реакції ділення і реакцій синтезу необхідно подолати певний потенціальний бар’єр, тобто необхідна енергія активації. Якщо цей бар’єр подолати, то будуть протікати ядерні реакції з виділенням енергії, тому що питома енергія зв’язку як легких (реакції синтезу), так і важких (реакції ділення) менша, ніж 8,7 МеВ. Різниця цих енергій і буде виділятись. Це досить велика енергія. Наприклад, при синтезі двох ядер дейтерію в ядро гелію виділяється енергія 24 МеВ, тоді як в реакції горіння вуглецю С + О₂ → СО₂ виділяється тільки 5 еВ.