Nükleer Bağlanma Enerjisi: Sıvı Damla Modeli

1 · Tahmin Et

yarı ampirik kütle formülü (sıvı damlası modeli), bir çekirdeğin toplam bağlanma enerjisini proton sayısı Z ve kütle numarası A'dan tahmin eder. Z'yi 26'de (demir) sabit tutarak ve yalnızca A'yı değiştirerek, model bağlanma enerjisinin eklenen her nükleonla istikrarlı bir şekilde artacağını öngörüyor mu?

2 · Kurulum

  1. Demir bağlanma enerjisi ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Bu ön ayar Z = 26 protonlu demiri modeller.
  2. Bağlanma enerjisi okumasını etkinleştirin.
  3. Her deneme için kütle numarasını A ayarlayın (Z = 26'yı sabit tutarak) ve toplam bağlanma enerjisini kaydedin.

3 · Veri Toplayın

Kütle numarası AToplam bağlanma enerjisi E_B (MeV)
56
80
110

Üç denemeniz için E_B bağlanma enerjisini (y ekseni) kütle numarası A'ya (x ekseni) göre çizin.

4 · Analiz et

  1. ...a_a = 23,7 (MeV), Z = 26 kullanarak E_B = a_vA − ... − a_a(A−2Z)²/A değerini hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
  2. Üç deneminiz önce yükselir sonra düşer — E_B, A = 56'dan A = 80'e yükselir, ardından A = 110'da tekrar düşer. Her eklenen nükleonla büyüyen hacim terimi +a_vA'nın sonunda yüzey ve asimetri terimleri tarafından nasıl geçildiğini ve −a_a(A−2Z)²/A asimetri teriminin nötron sayısı proton sayısını çok geride bırakan bir çekirdeği neden cezalandırdığını açıklayın.

5 · Uzat

  1. Aynı sıvı damlası modeli, neden çok ağır çekirdeklerin (büyük A) fisyon (bölünme) yoluyla enerji saldığını, çok hafif çekirdeklerin ise füzyon (birleşme) yoluyla enerji saldığını açıklıyor - her iki süreç de çekirdekleri, demir yakınındaki nükleon başına bağlanma enerjisinin en yüksek olduğu bölgeye doğru hareket ettiriyor. Demirin neden bu zirveye yakın olduğunu açıklayın.
  2. Bu, yarı ampirik kütle formülünün basitleştirilmiş bir versiyonudur (çift/tek nükleon sayıları için eşleştirme terimini atlar), dolayısıyla tahminleri gerçek bir nükleer kütle tablosuyla tam olarak eşleşmeyecektir. Fizikçiler bunun gibi basitleştirilmiş bir modeli, tam olarak doğru olmadığını bilseler bile, neden hala öğretim için faydalı buluyorlar?

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

Kütle–Enerji Eşdeğerliliği (Bağlanma Enerjisi)

Bir çekirdeğin kütlesi, ayrı protonları ve nötronlarının toplamından daha küçüktür — eksik kütle Δm, B = Δmc² aracılığıyla bağlanma enerjisine dönüşür; çekirdeği bir arada tutan enerji budur. Δm değerinin kendisi (ve dolayısıyla B), çekirdeği sıvı damla olarak modelleyen yarı deneysel kütle formülünün rekabet eden hacim, yüzey, Coulomb ve asimetri terimlerinden gelir.

← Deneye geri dön

Modern Fizik

138 Ücretsiz Yazdırılabilir Fizik Laboratuvarı Çalışma Kağıdı