Tenaga Pengikat Nuklear: Model Titisan-Cecair

1 · Ramal

Formula jisim separa-empirik (model titisan-cecair) menganggar tenaga pengikat jumlah satu nukleus daripada kiraan protonnya Z dan nombor jisimnya A. Dengan Z dipegang tetap pada 26 (besi) dan hanya mengubah A, adakah model meramalkan tenaga pengikat meningkat secara stabil dengan setiap nukleon ditambah?

• Ya -- lebih banyak nukleon sentiasa bermakna lebih banyak tenaga pengikat jumlah.
• Tidak -- tenaga pengikat bergantung pada keseimbangan sebutan bersaing (isipadu, permukaan, Coulomb, asimetri) yang beralih berbeza ketika A membesar, jadi ia tidak sekadar meningkat dengan setiap nukleon ditambah.
• Tenaga pengikat sentiasa menurun ketika A meningkat.

2 · Susun

1. Buka praset pengikat-besi dan tekan Set semula. Praset ini memodelkan besi dengan Z = 26 proton.
2. Aktifkan bacaan tenaga-pengikat.
3. Tetapkan nombor jisim A bagi setiap percubaan (Z = 26 kekal tetap) dan rekod tenaga pengikat jumlah.

3 · Kumpul Data

Plot tenaga pengikat E_B (paksi-y) melawan nombor jisim A (paksi-x) bagi tiga percubaan anda.

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A menggunakan a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Bandingkan dengan jadual.
2. Tiga percubaan anda naik kemudian turun -- E_B mendaki daripada A = 56 ke A = 80, kemudian jatuh semula menjelang A = 110. Terangkan bagaimana sebutan isipadu +a_vA, yang membesar dengan setiap nukleon ditambah, akhirnya diatasi oleh sebutan permukaan dan asimetri, dan mengapa −a_a(A−2Z)²/A menghukum nukleus yang kiraan neutronnya berjalan jauh di hadapan kiraan protonnya.

5 · Lanjutkan

1. Model titisan-cecair yang sama menerangkan mengapa nukleus sangat berat (A besar) melepaskan tenaga melalui pembelahan manakala nukleus sangat ringan melepaskan tenaga melalui pelakuran -- kedua-dua proses menggerakkan nukleus ke arah kawasan puncak tenaga-pengikat-per-nukleon berhampiran besi. Terangkan mengapa besi duduk berhampiran puncak ini.
2. Ini versi dipermudahkan formula jisim separa-empirik (ia meninggalkan sebutan pemasangan bagi kiraan nukleon genap/ganjil), jadi ramalannya tidak akan tepat memadankan jadual jisim nuklear sebenar. Mengapa ahli fizik masih mendapati model ringkas seperti ini berguna untuk pengajaran, walaupun tahu ia tidak sempurna tepat?

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma