Kodolu saistīšanas enerģija: šķidruma-pilienu modelis

1 · Prognozē

Pussempīriskā masas formula (šķidruma-pilienu modelis) novērtē kodola kopējo saistīšanas enerģiju no tā protonu skaita Z un masas skaitļa A. Z noturot fiksētu 26 (dzelzs) un mainot tikai A, vai modelis prognozē saistīšanas enerģiju pieaugam vienmērīgi ar katru pievienoto nuklonu?

2 · Iestati

  1. Atver dzelzs saistīšanas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šis eksperiments modelē dzelsi ar Z = 26 protoniem.
  2. Ieslēdz saistīšanas enerģijas rādījumu.
  3. Iestati masas skaitli A katram mēģinājumam (Z = 26 noturot fiksētu) un ieraksti kopējo saistīšanas enerģiju.

3 · Vāc datus

Masas skaitlis AKopējā saistīšanas enerģija E_B (MeV)
56
80
110

Zīmē saistīšanas enerģiju E_B (y ass) pret masas skaitli A (x ass) saviem trim mēģinājumiem.

4 · Analizē

  1. Vienam mēģinājumam izrēķini E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A ar a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Salīdzini ar tabulu.
  2. Tavi trīs mēģinājumi ceļas un tad krīt — E_B kāpj no A = 56 uz A = 80, tad atkal krīt līdz A = 110. Izskaidro, kā tilpuma loceklis +a_vA, kas aug ar katru pievienoto nuklonu, galu galā tiek apsteigts no virsmas un asimetrijas locekļiem, un kāpēc −a_a(A−2Z)²/A soda kodolu, kura neitronu skaits tālu apsteidz protonu skaitu.

5 · Paplašina

  1. Šis pats šķidruma-pilienu modelis izskaidro, kāpēc ļoti smagi kodoli (liels A) atbrīvo enerģiju cauri dalīšanās, kamēr ļoti vieglie kodoli atbrīvo enerģiju cauri saplūšanai — abi procesi kustina kodolus uz maksimālās saistīšanas-enerģijas-uz-nuklonu reģiona pie dzelzs. Izskaidro, kāpēc dzelzs sēž pie šī maksimuma.
  2. Šī ir vienkāršota pussempīriskās masas formulas versija (tā izlaiž pārošanas locekli para/nepara nuklonu skaitiem), tāpēc tās prognozes precīzi nesakritīs ar īstu kodolu masas tabulu. Kāpēc fiziķi tomēr varētu uzskatīt vienkāršotu modeli kā šo par noderīgu mācībām, zinot, ka tas nav perfekti precīzs?

Fizika aiz šī eksperimenta

Masas–enerģijas ekvivalence (saistes enerģija)

Kodola masa ir mazāka nekā tā atsevišķo protonu un neitronu summa — šī trūkstošā masa Δm pārvēršas saistes enerģijā ar B = Δmc², enerģijā, kas notur kodolu kopā. Pati Δm vērtība (un tātad arī B) nāk no pussempīriskās masas formulas konkurējošajiem tilpuma, virsmas, Kulona un asimetrijas locekļiem, kas kodolu modelē kā šķidruma pilienu.

← Atpakaļ pie eksperimenta

Modernā fizika

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas