2. Vad är massdefekt och bindningsenergi?

3. Hur ska atomkärnan vara sammansatt för att vara mest hållfast?
/alev c, Skärholmensgymnasium, Skärholmen

Svar:
1. Av protoner och neutroner.

2. Massdefekt (Binding_energy#Mass_defect ) är hur mycket en atoms massa (vi använder neutrala atomer för att definiera massa) avviker från massan för de ingående protonerna, neutronerna och elektronerna. Massdefekten anges oftast i u (atommassenhet).

Bindningsenergi (Binding_energy ) är detsamma som massdefekt men anges normalt i MeV. Bindningsenergin är positiv för de flesta kärnor - man vinner energi genom att sätta samman dem från beståndsdelarna. Nedanstående figur visar bindningenergin per nukleon för stabila eller nästan stabila kärnor. Se fråga 18682 för ett mer utförligt resonemang om bindningsenergi.

Massexcess (Binding_energy#Mass_excess ) är skillnaden mellan en atoms massa i atommassenheter och masstalet A (som ju är antalet protoner + antalet neutroner). Om vi t.ex. har en kärna med 20 protoner och 20 neutroner (masstal 40), och atomen väger 39.9 massenheter, så är massdefekten -0.1. Massdefekten har egentligen inte någon enhet eftersom den är skillnaden mellan atommassa i u och ett dimensionslöst tal. Eftersom masstalet A bevaras i en kärnreaktion är detta inget problem - man kan räkna ut reaktionens Q-värde från massexcessen.

3. För lätta kärnor bör antalet protoner och neutroner vara ungefär lika. För tyngre kärnor är ett överskott av neutroner mer gynnsamt p.g.a. att protonerna repellerar varandra.

Uppsättningen protoner/neutoner kan för instbila kärnor ändras spontant med radioaktivt sönderfall, se fråga 17148 .

Man kan även ändra uppsättningen med kärnreaktioner. En kärnreaktion är en fysikalisk process där en atomkärna, genom att reagera med en annan partikel, genomgår en förändring och bildar en eller flera produkter.. Exempel på kärnreaktioner är

¹H + ⁵⁸Ni --> ⁵⁹Cu + gammastrålning

¹n + ¹⁴N --> ¹⁴C + ¹H

Observera att i kärnreaktioner bevaras det totala antalet protoner och neutroner. Se vidare Nuclear_reaction .

Du kan läsa mer om dessa saker här: The ABC's of Nuclear Science .

Nyckelord: bindningsenergi [23]; kärnreaktion [5];