Ydinsidosenergia: pisaramalli

1 · Ennusta

…ennustaako malli sidosenergian kasvavan tasaisesti jokaisen lisätyn nukleonin myötä?

• Kyllä – enemmän nuklideja tarkoittaa aina enemmän kokonaissidosenergiaa.
• Ei – sidosenergia riippuu kilpailevien termien (tilavuus, pinta, Coulomb, epäsymmetria) tasapainosta, jotka siirtyvät eri tavoin A:n kasvaessa, joten se ei yksinkertaisesti kasva jokaisen lisätyn nuklidin myötä.
• Sidosenergia laskee aina A:n kasvaessa.

2 · Kokoa

1. Avaa raudan sidosenergia -esiasetus ja paina Nollaa. Tämä esiasetus mallintaa rautaa arvolla Z = 26 protonia.
2. Ota käyttöön sidosenergian lukema.
3. Aseta massaluku A jokaiselle suoritukselle (pitäen Z = 26 kiinteänä) ja kirjaa kokonaissidosenergia.

3 · Kerää data

Kuvaa sidosenergia E_B (y-akseli) massalukua A vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A arvoilla a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Vertaa taulukkoon.
2. Kolme suoritustasi nousee ja laskee sitten – E_B kiipeää arvosta A = 56 arvoon A = 80 ja laskee sitten uudelleen kohdassa A = 110. Selitä, miten tilavuustermi +a_vA, joka kasvaa jokaisen lisätyn nuklidin myötä, ohitetaan lopulta pinta- ja epäsymmetriatermeistä, ja miksi −a_a(A−2Z)²/A rankaisee ydintä, jonka neutronimäärä juoksee paljon protonimääränsä edellä.

5 · Laajenna

1. Tämä sama pisaramalli selittää, miksi hyvin raskaat ytimet (suuri A) vapauttavat energiaa fissiossa (halkaisussa), kun taas hyvin kevyet ytimet vapauttavat energiaa fuusiossa (yhdistämisessä) – molemmat prosessit siirtävät ytimiä kohti sidosenergian huippua nuklidia kohden raudan lähellä. Selitä, miksi rauta istuu lähellä tätä huippua.
2. Tämä on yksinkertaistettu versio puoliempiirisestä massakaavasta (se jättää pois paritermin parillisten/parittomien nukleonimäärien kohdalla), joten sen ennusteet eivät täsmää täsmälleen todellisen ydinmassataulukon kanssa.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia