Ядрена енергия на свързване: модел на течната капка

1 · Предскажи

Полуемпиричната формула за маса (модел на течната капка) оценява пълната енергия на свързване на ядро от броя протони Z и масовото число A. При фиксирано Z = 26 (желязо) и промяна само на A, предсказва ли моделът енергия на свързване, нарастваща стабилно с всеки добавен нуклон?

• Да — повече нуклони винаги значат повече пълна енергия на свързване.
• Не — енергията на свързване зависи от баланс на съревновващи се членове (обем, повърхност, Кулон, асиметрия), които се изместват различно с нарастване на A, така че не нараства просто с всеки добавен нуклон.
• Енергията на свързване винаги намалява с нарастване на A.

2 · Постановка

1. Отвори настройката желязна свързаност и натисни Нулирай. Тази настройка моделира желязо с Z = 26 протона.
2. Включи показанието за енергия на свързване.
3. Задай масовото число A за всеки опит (с фиксирано Z = 26) и запиши пълната енергия на свързване.

3 · Събери данни

Чертай енергията на свързване E_B (ос y) спрямо масовото число A (ос x) за трите си опита.

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A с a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Сравни с таблицата.
2. Трите ти опита се качват и после падат — E_B се изкачва от A = 56 до A = 80, после пака пада до A = 110. Обясни как обемният член +a_vA, който расте с всеки добавен нуклон, накрая е изпреварен от повърхностния и асиметричния член, и защо −a_a(A−2Z)²/A наказва ядро, чиито неутрони изтичат далеч напред от протоните.

5 · Надгради

1. Същият модел на течната капка обяснява защо много тежки ядра (голямо A) освобождават енергия чрез делене (разделяне), докато много леки ядра освобождават енергия чрез сливане — и двата процеса местят ядра към пиковата област на енергия на свързване на нуклон близо до желязото. Обясни защо желязото седи близо до този пик.
2. Това е опростена версия на полуемпиричната формула за маса (пропуска члена за сдвояване при четни/нечетни бройки нуклони), така че предсказанията ѝ няма да съвпаднат точно с реална ядрена масова таблица. Защо физиците биха намирали все пак опростен модел като този за полезен за преподаване, знаейки, че не е перфектно точен?

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат