Energi Ikat Nuklir: Model Tetesan Cairan

1 · Memprediksi

Rumus massa semi-empiris (model tetesan cair) memperkirakan total energi pengikatan suatu inti berdasarkan jumlah proton Z dan nomor massa A. Jika Z tetap pada 26 (besi) dan hanya mengubah A, apakah model tersebut memperkirakan energi pengikatan akan terus meningkat seiring dengan bertambahnya nukleon?

Ya — lebih banyak nukleon selalu berarti lebih banyak energi pengikatan total.
Tidak — energi ikat bergantung pada keseimbangan suku-suku yang bersaing (volume, permukaan, Coulomb, asimetri) yang bergeser secara berbeda seiring pertumbuhan A, sehingga energi tersebut tidak bertambah begitu saja dengan setiap penambahan nukleon.
Energi ikat selalu berkurang seiring bertambahnya A.

2 · Pengaturan

Buka preset pengikat besi dan tekan Reset. Preset ini memodelkan besi dengan Z = 26 proton.
Aktifkan pembacaan energi pengikat.
Tetapkan nomor massa A untuk setiap percobaan (dengan menganggap Z = 26 tetap) dan catat energi ikat totalnya.

3 · Kumpulkan Data

Nomor massa A	Energi ikat total E_B (MeV)
56
80
110

Plot energi ikat E_B (sumbu y) terhadap nomor massa A (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda.

4 · Analisis

... Bandingkan dengan tabel.
Ketiga percobaan Anda naik lalu turun — E_B meningkat dari A = 56 ke A = 80, lalu turun lagi pada A = 110. Jelaskan bagaimana suku volume +a_vA, yang bertambah besar setiap kali nukleon ditambahkan, akhirnya terlampaui oleh suku permukaan dan asimetri, dan mengapa −a_a(A−2Z)²/A merugikan inti atom yang jumlah neutronnya jauh melebihi jumlah protonnya.

5 · Perluas

Model tetesan cairan yang sama ini menjelaskan mengapa inti yang sangat berat (A besar) melepaskan energi melalui fisi (pemisahan) sedangkan inti yang sangat ringan melepaskan energi melalui fusi (penggabungan) — kedua proses tersebut menggerakkan inti menuju wilayah energi pengikat per-nukleon puncak di dekat besi. Jelaskan mengapa besi berada di dekat puncak ini.
Ini adalah versi sederhana dari rumus massa semi-empiris (menghilangkan istilah pasangan untuk jumlah inti genap/ganjil), sehingga prediksinya tidak akan sama persis dengan tabel massa inti sebenarnya. Mengapa fisikawan masih menganggap model yang disederhanakan seperti ini berguna untuk pengajaran, meskipun mereka mengetahui bahwa model tersebut tidak sepenuhnya akurat?

Fisika di Balik Eksperimen Ini

Kesetaraan Massa–Energi (Energi Ikatan)

Massa inti lebih kecil daripada jumlah proton dan neutronnya yang terpisah — massa yang hilang itu Δm berubah menjadi energi ikatan melalui B = Δmc², energi yang menyatukan inti. Nilai Δm itu sendiri (dan dengan itu B) berasal dari suku volume, permukaan, Coulomb, dan asimetri yang saling bersaing dalam rumus massa semi empiris, yang memodelkan inti sebagai tetesan cair.

← Kembali ke eksperimen

Fisika Modern

138 Lembar Kerja Laboratorium Fisika Gratis yang Bisa Dicetak