Tuumaseoseenergia: tilgamudel

1 · Ennusta

Pool-empiriline massivalem (tilgamudel) hindab tuuma koguseoseenergiat tema protonite arvust Z ja massiarvust A. Hoides Z fikseeritud väärtusel 26 (raud) ja muutes ainult A-d, kas mudel ennustab seoseenergiat kasvavat kindlalt iga lisatud nukleoniga?

• Jah — rohkem nukleone tähendab alati rohkem koguseoseenergiat.
• Ei — seoseenergia sõltub konkureerivate liikmete (ruumala, pind, Coulomb, asümmeetria) tasakaalust, mis nihkuvad erinevalt, kui A kasvab, seega ta ei kasva lihtsalt iga lisatud nukleoniga.
• Seoseenergia kahaneb alati, kui A kasvab.

2 · Seadista

1. Ava rauaseose eelseadistus ja vajuta Lähtesta. See eelseadistus modelleerib rauda Z = 26 protoniga.
2. Lülita sisse seoseenergia näit.
3. Sea iga katse jaoks massiarv A (hoides Z = 26 fikseeritud) ja kirjuta üles koguseoseenergia.

3 · Kogu andmeid

Joonista seoseenergia E_B (y-telg) massiarvu A (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks.

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A, kasutades a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Võrdle tabeliga.
2. Sinu kolm katset tõusevad ja siis langevad — E_B ronib A = 56-lt A = 80-ni, siis langeb jälle A = 110-ni. Selgita, kuidas ruumala liikme +a_vA, mis kasvab iga lisatud nukleoniga, hõivatakse lõpuks pinna- ja asümmeetrialihete poolt, ja miks −a_a(A−2Z)²/A karistab tuuma, kelle neutronite arv jookseb protonite arvust kaugele ette.

5 · Laienda

1. Sama tilgamudel selgitab, miks väga rasked tuumad (suur A) vabastavad energiat lõhustumise (lõhkemise) kaudu, samas kui väga kergetel tuumadel vabaneb energia sulandumise (ühinemise) kaudu — mõlemad protsessid liigutavad tuumi seoseenergia-per-nukleoni piigi poole raua lähedal. Selgita, miks raud istub selle piigi lähedal.
2. See on pool-empirilise massivaleme lihtsustatud versioon (ta jätab välja paarlisuse liikme paaris/ paaritu nukleonide arvu jaoks), seega tema ennustused ei kattu täpselt päris tuhamasside tabeliga. Miks võivad füüsikud ikkagi leida, et selline lihtsustatud mudel on õpetamiseks kasulik, teades, et ta pole täiesti täpne?

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte