Jadrová väzbová energia: kvapkový model

1 · Predikuj

Poloempirický vzorec hmotnosti (kvapkový model) odhaduje celkovú väzbovú energiu jadra z počtu protónov Z a nukleónového čísla A. Držiac Z pevne na 26 (železo) a meniac len A, predikuje model, že väzbová energia rastie rovnomerne s každým pridaným nukleónom?

• Áno — viac nukleónov vždy znamená viac celkovej väzbovej energie.
• Nie — väzbová energia závisí na vyvážení súťažiacich členov (objemový, povrchový, Coulombov, asymetrický), ktoré sa posúvajú odlišne, keď A rastie, takže jednoducho nerastie s každým pridaným nukleónom.
• Väzbová energia vždy klesá, keď A rastie.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu väzbová energia železa a stlač Resetovať. Táto predvolba modeluje železo s Z = 26 protónmi.
2. Zapni odčítanie väzbovej energie.
3. Nastav nukleónové číslo A pre každý pokus (držiac Z = 26 pevne) a zaznamenaj celkovú väzbovú energiu.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj väzbovú energiu E_B (os y) verzus nukleónové číslo A (os x) pre svoje tri pokusy.

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A s a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Porovnaj s tabuľkou.
2. Tvoje tri pokusy stúpajú a potom klesajú — E_B stúpa z A = 56 na A = 80, potom klesne pri A = 110. Vysvetli, ako objemový člen +a_vA, ktorý rastie s každým pridaným nukleónom, je napokon predbehnutý povrchovým a asymetrickým členom, a prečo −a_a(A−2Z)²/A trestá jadro, ktorého počet neutrónov beží ďaleko pred počtom protónov.

5 · Rozšír

1. Ten istý kvapkový model vysvetľuje, prečo veľmi ťažké jadrá (veľké A) uvoľňujú energiu štiepením, kým veľmi ľahké jadrá uvoľňujú energiu fúziou (spájaním) — oba procesy hýbu jadrami smerom k vrcholu väzbovej energie na nukleón pri železe. Vysvetli, prečo železo sedí pri tomto vrchole.
2. Toto je zjednodušená verzia poloempirického vzorca hmotností (vynecháva párovací člen pre párne/nepárne počty nukleónov), takže jeho predikcie sa presne nezhodujú so skutočnou jadrovou tabuľkou hmotností. Prečo by fyzici stále mohli považovať zjednodušený model ako tento za užitočný pre výučbu, hoci vedia, že nie je dokonale presný?

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky