Jedrska vezavna energija: kapljični model

1 · Predvidi

Poloempirična masna formula (kapljični model) oceni skupno vezavno energijo jedra iz njegovega števila protonov Z in masnega števila A. Z Z držanim fiksnim na 26 (železo) in spreminjanjem samo A, ali model napoveduje, da vezavna energija stalno raste z vsakim dodanim nukleonom?

• Da — več nukleonov vedno pomeni več skupne vezavne energije.
• Ne — vezavna energija je odvisna od ravnotežja tekmujočih členov (prostornina, površina, Coulomb, asimetrija), ki se premikajo različno, ko A raste, zato ne raste preprosto z vsakim dodanim nukleonom.
• Vezavna energija vedno pade, ko A raste.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev iron-binding in pritisni Ponastavi. Ta prednastavitev modelira železo z Z = 26 protoni.
2. Omogoči odčitek vezavne energije.
3. Nastavi masno število A za vsak poskus (Z = 26 držan fiksno) in zabeleži skupno vezavno energijo.

3 · Zberi podatke

Nariši vezavno energijo E_B (os y) proti masnemu številu A (os x) za svoje tri poskuse.

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj E_B = a_vA − a_sA^(2/3) − a_cZ(Z−1)/A^(1/3) − a_a(A−2Z)²/A z a_v = 15.75, a_s = 17.8, a_c = 0.711, a_a = 23.7 (MeV), Z = 26. Primerjaj s tabelo.
2. Tvoji trije poskusi se dvignejo in nato padejo — E_B pleza od A = 56 do A = 80, nato spet pade do A = 110. Razloži, kako prostorninski člen +a_vA, ki raste z vsakim dodanim nukleonom, končno prehitijo površinski in asimetrični člen ter zakaj −a_a(A−2Z)²/A kaznuje jedro, katerega število nevtronov steče precej pred številom protonov.

5 · Razširi

1. Isti kapljični model pojasni, zakaj zelo težka jedra (velik A) sprostijo energijo s cepitvijo (razcepitev), zelo lahka jedra pa s fuzijo (združevanje) — oba procesa premakneta jedra proti vrhu območja vezavne energije na nukleon blizu železa. Razloži, zakaj železo sedi blizu tega vrha.
2. To je poenostavljena različica poloempirične masne formule (izpušča člen parjenja za soda/liha števila nukleonov), zato se njene napovedi ne bodo točno udele naravne jedrske masne tabele. Zakaj bi fiziki še vedno našli poenostavljen model, kot je ta, uporaben za poučevanje, čeprav vedo, da ni popolnoma natančen?

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov