4. Các phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài
4.1.5.3 Năng lượng liên kết riêng
Quá trình biến thiên của Eh/A, tức là của năng lượng liên kết trung bình tính trên một nuclon (năng lượng liên kết ứng với một nuclon hay năng lượng liên kết riêng) vào số nuclon, có ý nghĩa lớn trong việc tìm hiểu nhiều hiện tượng trong lĩnh vực vật lý hạt nhân.
Sau đây là các đặc tính của quan hệ đó:
- Trong một vùng rộng các số khối lượng, năng lượng liên kết là một đại lượng không đổi (quãng 8 MeV), nghĩa là năng lượng liên kết toàn phần của hạt nhân tỉ lệ với số khối A.
- Các hạt nhân với các số khối trung bình (gần 60) là liên kết mạnh nhất. Đối với chúng năng lượng liên kết riêng có giá trị đến 8,7 MeV.
- Đối với các hạt nhân có A lớn hơn 60, năng lượng liên kết riêng giảm khi A tăng. Đối với các hạt nhân nặng (ví dụ như uran) nó gần bằng 7,5 MeV.
- Đối với những hạt nhân nhẹ (A<60) năng lượng liên kết riêng tăng lên cùng A, song sự tăng này không phải là đơn điệu, có các cực đại và các cực tiểu (ví dụ đối với Đơtêri nó bằng 1,1 MeV, còn đối với Heli nó gần bằng 7 MeV, các hạt nhân lẻ có năng lượng liên kết nhỏ nhất. Các giá trị năng lượng này đặc biệt lớn đối với các hạt nhân với số các nuclon (Z hay N) bằng 2, 20, 28, 50, 82, 126. Các số này tạo nên một dãy số gọi là các số ma thuật (magic).
- Hầu hết mọi hạt nhân đều có năng lượng liên kết riêng trong khoảng 7 – 8,6 MeV nên có thể coi giá trị trong khoảng đó là không đổi và gọi là giá trị bão hòa. Giá trị bão hòa của năng lượng liên kết riêng được giải thích là do tác dụng ngắn và tính bão hòa của lực hạt nhân. Còn sự giảm chậm của năng lượng liên kết riêng trong các hạt nhân nặng là do năng lượng tương tác đẩy Coulomb tăng lên khi tăng số proton.
- Như ta đã nhấn mạnh, dạng của đường cong trên hình 4.2 cho phép giải thích nhiều hiện tượng trong Vật lý hạt nhân, ví dụ việc giảm năng lượng liên kết riêng với sự tăng của A đối với các hạt nhân nặng là nguyên nhân gây ra hiện tượng phân rã các hạt nhân này ra hai hạt nhân trung bình, còn sự tăng năng lượng liên kết riêng khi A tăng với các hạt nhân nhẹ liên quan đến hiện tượng tổng hợp hạt nhân.
Trong đó:
Mass number: số khối
Binding energy per nucleon: năng lượng liên kết riêng Fusion: phản ứng tổng hợp
Fission: phản ứng phân hạch
Region of greatest stability: khu vực ổn định nhất.