Какое минимальное количество энергии требуется сообщить ядру изотопа 40/20Са, чтобы расщепить его на отдельные, не взаимодействующие между собой нуклоны, если масса покоя ядра 39,97542 а. е. м.?
от

1 Ответ

Дано:
- Ядро изотопа: 40/20Ca
- Масса покоя ядра (m_ядра) ≈ 39,97542 а.е.м.
- Масса протона (m_p) ≈ 1,007276 а.е.м.
- Масса нейтрона (m_n) ≈ 1,008665 а.е.м.

Найти:
- Минимальное количество энергии, необходимое для расщепления ядра на отдельные нуклоны.

Решение:

1. Определим количество нуклонов в ядре 40/20Ca:

- Количество протонов (Z) = 20
- Количество нейтронов (N) = A - Z = 40 - 20 = 20

2. Рассчитаем массу свободных нуклонов:

Масса свободных протонов = Z * m_p = 20 * 1,007276 ≈ 20,14552 а.е.м.
Масса свободных нейтронов = N * m_n = 20 * 1,008665 ≈ 20,17330 а.е.м.

Общая масса свободных нуклонов:

Общая масса = 20,14552 + 20,17330 ≈ 40,31882 а.е.м.

3. Найдем дефект массы (Δm):

Δm = Масса свободных нуклонов - Масса ядра

Δm = 40,31882 - 39,97542 ≈ 0,34340 а.е.м.

4. Переведем дефект массы в энергию, используя соотношение Эйнштейна:

E = Δm * c^2

где c ≈ 3 * 10^8 м/с. Для преобразования в СИ используем:

1 а.е.м. ≈ 931,5 MeV.

Таким образом,

E = 0,34340 а.е.м. * 931,5 MeV/а.е.м. ≈ 320,24 MeV.

Ответ:
Минимальное количество энергии, необходимое для расщепления ядра 40/20Ca на отдельные нуклоны, составляет примерно 320,24 MeV.
от