¿Cómo cambia la masa al unirse 1 protón y 1 neutrón inicialmente en reposo? Se explica a partir de la energía de la radiación γ y de la energía cinética de retroceso.
Cambiar las condiciones:
Cambiar los valores con el control deslizante
できた重陽子の静止質量は、結合前の質量の和の何％か？
箱全体から初めの空箱の質量を引くと、結合前の核子の質量の和の何％か？
Explicar el fenómeno a partir de las ecuaciones
1Se cuentan los protones y neutrones que forman el núcleo atómicoA=Z+N……
2Se compara la masa del deuterón con la suma de las masas del protón y del neutrónΔm=mp+mn − Md……
3La diferencia de masas Δm se convierte en una diferencia de energías en reposoΔE=Δm c²……
4Se expresa la conservación de la energía entre el instante anterior a la unión y el inmediatamente posterior(mp + mn) c²=Md c²+B……
5Se transforma la ecuación de conservación de la energía para expresar la razón de masas del deuterónMdmp + mn=1 − B(mp + mn) c²≒99.88%……
6Se calcula la masa total cuando la energía permanece en la cajaMtotal=Md+Bc²=mp+mn……
A partir de aquí se estudian las reacciones nucleares, la desintegración radiactiva y las partículas elementales.
7Se estima la fuerza electrostática entre protonesF=k e²r²≒231 N……
8Se comparan las energías de enlace por nucleónValor máximo de BA≒8.8 MeV……
9Se formula la ley de desintegracióndNdt=−λ N……
10Se resuelve la ecuación de disminución del número de núcleos y se obtiene el período de semidesintegraciónN=N₀ (12)t/T……
11Se clasifican los tipos de radiación238U→234Th+4He……
12Un núcleo atómico pesado se divide235U+n→2 núcleos atómicos+2–3 n+200 MeV……
A partir de aquí se estudia la estructura interna de los nucleones. La composición de quarks de valencia se utiliza como una propiedad conocida experimentalmente y no se deduce de las ecuaciones del paso anterior.
13Se estudia el interior de los nucleonesComposición de quarks de valencia:El protón p tiene la composición uud、El neutrón n tiene la composición udd……
Lo aprendido en este capítulo
La energía de los nucleones en reposo antes de la unión se reparte entre la energía en reposo del núcleo atómico formado y la energía liberada. Según E=mc², la masa en reposo del núcleo atómico es menor que la suma de las masas de los nucleones en una cantidad igual a la energía liberada dividida entre c².
99.88 %Masa del deuterón/suma anterior a la unión
Si la energía de la radiación γ y del retroceso también permanece en la caja, la masa de la caja completa − la masa inicial de la caja vacía equivale al 100% de la suma anterior a la unión.
En la vida cotidianaEn el Sol, las reacciones que forman núcleos atómicos de helio a partir de núcleos atómicos de hidrógeno liberan la energía correspondiente a la diferencia de masas en reposo entre el estado inicial y el final.
El núcleo atómico tiene menos masa que sus componentes por separado porque, al unirse los nucleones, liberan energía y su masa en reposo disminuye en la cantidad correspondiente. Si la energía liberada no escapa del sistema, la masa total se mantiene igual que antes de la unión. La energía de enlace por nucleón alcanza su máximo en los núcleos cercanos al hierro, y tanto la fusión como la fisión nuclear liberan energía al producir núcleos más próximos a esa región. Aunque la desintegración de cada núcleo es aleatoria, el número medio de núcleos que quedan sigue una curva determinada por el período de semidesintegración. Las fuerzas estudiadas en la enseñanza secundaria se integran aquí en las 4 interacciones fundamentales: la gravedad, la interacción electromagnética, la interacción fuerte y la interacción débil.