выведения всех его нуклонов за пределы действия ядерных сил, нужно затратить энергию, соответствующую работе преодоления ядерных сил. Количество энергии, требующейся для разделения ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра.
Количественно энергия связи ядра равна энергии, освобождающейся при образовании этого ядра из свободных нуклонов. Энергия связи ядра характеризует силы, связывающие его нуклоны, подобно энергии связи молекулы, характеризующей силы химических связей атомов. Как при образовании из атомов молекулы связь между атомами тем сильнее, чем больше выделяется тепловой энергии, так и при образовании из свободных нуклонов атома связь нуклонов тем прочнее (энергия связи ядра тем больше), чем больше выделяется энергии. Ядерные силы в миллионы раз превышают силы химических связей молекул, поэтому энергия связи атомных ядер несоизмеримо больше энергии связи молекул.
Энергия связи является мерой устойчивости ядра: чем она больше, тем ядро устойчивее, тем больше требуется энергии для его разрушения.
Количественные значения энергии связи атомных ядер различных элементов зависят главным образом от количества нуклонов в ядре (массового числа А) и соотношения числа нейтронов и протонов в нем. Чем больше массовое число ядра, тем больше энергия связи ядра.
С уменьшением энергии ядра при образовании его из свободных нуклонов соответственно уменьшается и масса образовавшегося ядра по сравнению с массой всех нуклонов, его образовавших. Эту убыль массы при ядерных превращениях называют дефектом массы. Ее количественное значение для ядра данного изотопа точно соответствует значению энергии связи этого же ядра.
Дефект массы ядра является мерилом энергии связи, по его значению можно определить количество энергии, выделяющейся при образовании ядра из свободных нуклонов.
Удельная энергия связи ядер различных элементов различна. На рис. 1.5 приведены значения удельной энергии связи устойчивых атомных ядер в зависимости от значений их массового числа. Из рисунка видно, что в области малых массовых чисел с возрастанием их значений удельная энергия связи ядер вначале быстро возрастает, достигает максимальных значений (около 8,7 МэВ) при массовых числах равных 60…80, а затем медленно уменьшается. Следовательно, ядра со средней массой являются наиболее устойчивыми.
Этот факт определил два пути выделения ядерной энергии для практического использования:
реакции синтеза наиболее легких ядер (термоядерные реакции);
реакции деления наиболее тяжелых атомных ядер.
Предлагается рассмотреть определение дефекта масс на примере ядра гелия.
Рис. 1.5. Средняя энергия связи ядра на один нуклон
Ядро гелия 32He состоит из двух протонов и двух нейтронов.
Масса его равна 4,003 а.е.м., масса протона равна 1,00758 а.е.м., а масса нейтрона
