Что такое дефект массы
Дефект массы
Дефе́кт ма́ссы. В связи с различием в советской и зарубежной номенклатуре понятие дефекта масс не является однозначно определенным.
Дефе́кт ма́ссы — разность между массой покоя атомного ядра данного изотопа, выраженной в атомных единицах массы, и массовым числом данного изотопа. В современной науке для обозначения этой разницы пользуются термином избыток массы (англ. mass excess ). Как правило, избыток массы выражается в кэВ.
Дефе́кт ма́ссы (англ. mass defect ) — разность между суммой масс покоя нуклонов, составляющих ядро данного нуклида, и массой покоя атомного ядра этого нуклида, выраженная в атомных единицах массы. Обозначается обычно 
.
где 
— дефект массы и с — скорость света в вакууме.
Дефект массы характеризует устойчивость ядра.
Дефект массы, отнесённый к одному нуклону, называется упаковочным множителем.
Ссылки
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Дефект массы» в других словарях:
ДЕФЕКТ МАССЫ — разность DМ между массой М системы взаимодействующих тел (частиц) и суммой их масс в свободном состоянии. Определяется полной энергией их взаимодействия, т. е. энергией их связей Есв. Для атомных ядер дефект массы обусловлен взаимодействием… … Большой Энциклопедический словарь
дефект массы — Разность между массой атома и числом нуклидов в ядре. [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN mass defect … Справочник технического переводчика
дефект массы — разность ΔМ между массой М системы взаимодействующих тел (частиц) и суммой их масс в свободном состоянии. Определяется полной энергией их взаимодействия, то есть энергией их связи Есв:ΔМ = Есв/с2. Знание дефекта массы позволяет определить… … Энциклопедический словарь
дефект массы — masės defektas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. mass defect vok. Kernschwund, m; Massendefekt, m rus. дефект массы, m pranc. défaut de masse, m … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
дефект массы — masės defektas statusas T sritis chemija apibrėžtis Branduolį sudarančių protonų ir neutronų rimties masių sumos ir branduolio rimties masės skirtumas. atitikmenys: angl. mass defect rus. дефект массы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
дефект массы — masės defektas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. mass defect vok. Massendefekt, f rus. дефект массы, m pranc. défaut de masse, m … Fizikos terminų žodynas
дефект массы — masės defektas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Branduolio nukleonų rimties masių sumos ir branduolio rimties masės skirtumas. atitikmenys: angl. mass defect vok. Massendefekt, m rus. дефект массы, m pranc. défaut de masse, m … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Дефект массы — разность массы системы свободных и той же системы связанных тел (частиц). Знание дефекта массы позволяет определить величину энергии, выделяющейся в ядерных реакциях (деления, синтеза) … Начала современного естествознания
ДЕФЕКТ МАССЫ — см. Ядро атомное … Химическая энциклопедия
ДЕФЕКТ МАССЫ — атомного ядра величина Am, равная отношению энергии связи атомного ядра WCB к квадрату скорости света в вакууме с: Дельта m = WCB /с2 … Большой энциклопедический политехнический словарь
дефект массы
В случае атомных ядер Д. м. даётся ф-лой
Для космич. объектов существен гравитац. Д. м. Напр., гравитац. Д. м. Солнца 
, белого карлика 
, нейтронной звезды той же массы 
. Гравитац. Д. м. звёздного скопления
Д. создаёт вокруг себя поле деформации кристалла, с к-рым взаимодействуют другие Д. Соответствующая энергия упругого взаимодействия двух Д. на больших расстояниях r между ними убывает как 
. Для узкозонных Д. характерная величина скорости перемещения мала по сравнению со скоростью звука, и поле деформации в кристалле с Д. можно определить по ф-лам теории упругости.
Кроме Д., соответствующих одиночным точечным дефектам, возможны Д., отвечающие связанным состояниям двух или трёх дефектов. В этом случае Д. делокализованы только вдоль определ. кристаллографич. осей или плоскостей, т. е. являются своеобразными одно-или двумерными квазичастицами в трёхмерном кристалле.
Лит.: Андреев А. Ф., Диффузия в квантовых кристаллах, «УФН», 1976, т. 118, с. 251. А. Э. Мейерович.
Энергия связи. Дефект масс
Урок 49. Физика 9 класс (ФГОС)
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Энергия связи. Дефект масс»
В ядре существуют силы особой природы — ядерные силы, которые действуют между нуклонами на расстояниях, сравнимыми с размерами самих ядер, и препятствуют взаимному электростатическому отталкиванию между протонами в ядре.
Таким образом, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны, не взаимодействующие между собой, необходимо совершить работу по преодолению ядерных сил. Другими словами, сообщить ядру определённую энергию.
Так вот, минимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи.
Очевидно, что чем больше эта величина, тем стабильнее ядро.
— А каким образом можно определить величину энергии связи?
Самый простой способ определения этой энергии основан на одном замечательном законе природы, устанавливающим соотношение между массой тел и их энергией. Закон этот был открытым знаменитым учёным Альбертом Эйнштейном в 1905 году:
То есть, согласно этому закону, изменение массы тела влечёт за собой изменение энергии этого тела.
Из записанного соотношения видно, что ничтожному изменению массы тела соответствует значительное изменение энергии. Для примера подсчитаем, какое количество энергии выделится при уменьшении массы какого-нибудь тела на один грамм?
— А какое отношение имеет рассмотренный нами закон к подсчёту энергии связи атомных ядер?
Всё очень просто. Дело в том, что при образовании ядер из протонов и нейтронов освобождается энергия электромагнитного излучения, то есть излучаются фотоны, а энергия ядерной системы уменьшается. Следовательно, это явление должно вести за собой уменьшение массы, так как фотоны уносят с собой некоторую её часть. Значит масса получившегося ядра должна быть меньше суммы масс, входящих в него нуклонов. Эту разность масс называют дефектом массы ядра.
Иными словами, дефект масс — это разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра.
В соответствии с соотношением Эйнштейна между массой и энергией, дефект массы и характеризует энергию связи атомного ядра.
Обращаем ваше внимание на то, что при использовании данной формулы, массу входящих в неё частиц следует выражать в килограммах. Тогда значение полученной энергии связи будет выражено в джоулях.
Для примера, давайте рассчитаем энергию связи ядра изотопа лития-семь, если известна масса его ядра.
Как видим, энергии микромира крайне малы и работать с такими числами представляется крайне неудобным. Гораздо проще рассчитывать энергию связи в электронвольтах и мегаэлектронвольтах (эВ и МэВ).
Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса элементарного заряда в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в один вольт.
Иначе говоря, величина одного электронвольта равна значению элементарного заряда в джоулях:
Но энергии связи таковы, что для их вычисления удобно использовать миллионы электронвольт, то есть мегаэлектронвольты (МэВ).
В этом случае формула для определения энергии связи примет вид:
Теперь обратим внимание на тот факт, что в таблице Менделеева и в таблицах масс изотопов приводятся, как правило, не массы ядер, а массы нейтральных атомов. Поэтому формулу для дефекта масс целесообразно преобразовать так, чтобы в неё входила не масса ядра, а масса соответствующего атома.
Ещё одной важной характеристикой в ядерной физике является удельная энергия связи. Так называют энергию связи, приходящуюся на один нуклон.
Чем она больше, тем стабильнее оказывается ядро изотопа. Как правило, лёгкие ядра обладают достаточно малой удельной энергией связи (за исключением гелия два-четыре).
К середине таблицы Менделеева энергия связи достигает своего максимального значения, а к концу — вновь начинает убывать. Поэтому наиболее устойчивы ядра со средними значениями массовых чисел. Лёгкие ядра имеют тенденцию к слиянию (реакция синтеза), а тяжёлые — к распаду (реакция деления). Энергию, выделяющуюся или поглощающуюся в процессе таких ядерных реакций, можно определить, если известны массы взаимодействующих и образующихся в результате этого взаимодействия ядер и частиц. Эту энергию называют энергетическим выходом ядерной реакции.
Следует обратить внимание и на то, что синтез лёгких ядер сопровождается примерно в 6 раз большим выделением энергии на один нуклон по сравнению с делением тяжёлых ядер. Но подобные реакции могут протекать только при очень высоких температурах. Поэтому их называют термоядерными. Но о них мы с вами поговорим в ближайшее время.
Что такое дефект массы
Дефект массы ядра. Возникновение дефекта массы, энергии связи, ядерных сил. Солнечные нейтрино.
В данной работе представлен механизм возникновения дефекта массы нейтрона, наличие которого является непременным условием для появления энергии связи и ядерных сил.
а) наличия кулоновских сил отталкивания между однозарядными протонами;
б) отсутствия нейтрона, который обязан быть в наличии;
в) отсутствия энергии связи, которая связывала бы протон и нейтрон.
Анализ этих требований (условий) приводит к очень простому выводу: образование дейтрона возможно только при контакте протона и «готового» нейтрона и при наличии дефекта массы у одного из них.
Процессы превращения протона в нейтрон с одновременным образованием дефекта массы приводятся ниже.
Часть 2. Исходные данные.
2.3. Бета—плюс—распад. Процесс превращения протона в нейтрон энергозатратный, поэтому в зону реакции требуется подвод энергии в размере 2,48 МэВ. Указанная подводимая энергия затрачивается на перестройку кварка(u) в кварк(d), которая сопровождается увеличением массы частицы. Итого: протон (938,27) + энергия (2,48 МэВ) = нейтрон (939,57) + позитрон (0,51) + нейтрино (0,68).
2.4. Электронный захват. Процесс также энергозатратный, поэтому кроме «готового» электрона в зону реакции требуется подвод энергии в размере 1,46 МэВ. Указанная подводимая энергия затрачивается на увеличение массы частицы. Итого: протон (938,27) + электрон (0,51) + энергия (1,46 МэВ) = нейтрон (939,57) + нейтрино (0,68).
Примечание-2.2:
а) оба процесса энергозатратные и требуют подвода энергии. Однако в то же время они сопровождаются «встречным» выбросом энергии 0,68 МэВ в виде нейтрино, которые образуются в результате частичной аннигиляции дробной частицы (+2/3) и электрона (—3/3);
б) схемы, материальные балансы и описание процессов превращения протона в нейтрон при бета-процессах приведены в работе «Появление видимой материи. Раздел 3. Бета-распад. Пункты 3.2.1. и 3.2.2.».
Часть 3. Возникновение дефекта массы.
3.1. Механизм возникновения дефекта массы представлен на примере реакции образования дейтрона. Эта реакция начинает цепочку протон-протонного цикла, который является одним из наиболее вероятных механизмов освобождения энергии, в ходе происходящих в недрах звезд (и Солнца) термоядерных реакций при которых водород превращается в гелий.
3.2. При таких параметрах расстояние между частицами составляет около 50 пикометров (без учета электронов). Несмотря на чудовищное давление, дальнейшему сжатию вещества и сближению частиц противодействуют кулоновские силы отталкивания протонов. В таких условиях классическое броуновское движение частиц (с распределением по скоростям) отсутствует, и все частицы находятся в состоянии относительного динамического равновесия, которое обусловлено балансом сил давления и отталкивания. Но даже в этих условиях все частицы испытывают непрерывные колебания, при которых они отклоняются от равновесного положения. При этом в некоторых случаях, преодолевая кулоновские силы отталкивания, происходят весьма значительные сближения двух протонов, что приводит к существенным напряжениям (и деформациям?) в их оболочках.
По-видимому, такие сближения происходят не при перемещении отдельных протонов, а при «подвижке» относительно друг друга отдельных групп из многих частиц, в результате чего на один протон одновременно (и суммарно) действуют кулоновские силы нескольких частиц.
3.3. В создавшейся ситуации эти два «напряженных» протона вынуждены адекватно реагировать, и они находят весьма простое и единственное решение, а именно: для снятия «невыносимых» напряжений в оболочках, кулоновское поле одного протона должно «исчезнуть». Поскольку это возможно только при смене заряда, то один из протонов (заряд +1) вынужден перестроиться в электронейтральный нейтрон. Превращение протона в нейтрон может происходить в двух случаях: при бета-плюс-распаде и при электронном захвате.
3.4. Образование дефекта массы у нейтрона при бета-плюс-распаде.
3.5. Образование дефекта массы у нейтрона при электронном захвате.
3.5.1. В солнечном веществе соотношение электронов и протонов составляет 1:1. Тем не менее, бета-превращения протона с захватом электрона происходят в незначительных количествах и их доля в цепочке протон-протонного цикла оценивается в размере около 0,23%. Это, по-видимому, связано с тем, что броуновское движение в Солнечном ядре практически отсутствует, а для классической реакции электронного захвата электрон должен обладать кинетической энергией.
3.5.2. Происходящий в недрах звезд процесс превращения протона в нейтрон при электронном захвате аналогичен классическому процессу, но происходит без подвода энергии извне. См. рис.2.
Рис. 2. Схема превращения протона в нейтрон при электронном захвате и образование дефекта массы у нейтрона.
3.5.3. Процесс также сопровождается появлением нейтрона с начальным дефектом массы и происходит в следующей последовательности:
а) электрон сближается с протоном;
б) электрон «вдавливается» вовнутрь протона. Дальнейшая перестройка протона в нейтрон происходит без образования электрон-позитронной пары;
в) «готовый» электрон (-1) вступает во взаимодействие с дробной частицей (+2/3) кварка u. В результате частичной аннигиляции выделяется нейтрино (0,68 МэВ) практически монохромного спектра и появляется новая дробная частица (-1/3). Формируется кварк d. На увеличение массы кварка используется материя оболочки протона в количестве 1,46 МэВ. На схеме эта затраченная материя условно показана в виде овала белого цвета (поз.1).
г) перестройка комбинации кварков uud в комбинацию udd завершена. Образуется «дефектный» нейтрон, у которого масса на 1,46 МэВ меньше, чем у «обычного» нейтрона. На рисунке эта недостающая масса нейтрона (образовавшийся дефект массы) условно изображен в виде выреза (поз.2).
3.5.4. Таким образом, при электронном захвате образовавшийся нейтрон уже «при рождении» имеет строго фиксированный начальный дефект массы в размере 1,46 МэВ.
3.6. При бета-перестройке протона в нейтрон одновременно происходят три важнейших события:
а) появляется нейтрон с «готовым» начальным дефектом массы ;
в) резко меняется время жизни нейтрона. Свободный нейтрон является энергоизбыточной частицей, поэтому он в течение 880сек распадается с выделением энергии. Однако поскольку появившиеся в недрах звезд «дефектные» нейтроны имеют недостачу массы, то такие нейтроны автоматически становятся энергонедостаточными и излишков энергии для перестройки кварка (d) в кварк (u) у них попросту нет. Поэтому их самопроизвольный распад становится весьма затруднительным и время жизни таких «дефектных» нейтронов становится несоизмеримо больше, чем время жизни одиночных нейтронов.
а) в недрах звезд при бета-перестройке протонов в нейтроны используется собственная материя оболочки (тела) протона, в результате чего все образовавшиеся нейтроны имеют строго фиксированный начальный дефект массы в размере 2,48 МэВ или 1,46 МэВ;
Часть 4. Образование дейтрона.
4.2. Однако образовавшиеся в недрах звезд нейтроны имеют строго фиксированный начальный дефект массы (энергию связи) в размере 2,48 МэВ (или 1,46 МэВ). Но в каждом атоме энергия связи между его частицами является строго индивидуальной величиной и для дейтерия она составляет 2,22 МэВ. Поэтому при образовании дейтрона возникает следующая ситуация:
а) энергия связи дейтрона точно определена и составляет 2,22 МэВ;
Рис. 3. Схема—1 образования дейтрона.
Процесс образования дейтрона происходит в следующей последовательности:
б) во всех источниках (например: Протон-протонный цикл. Википедия) указанная закономерность не учитывается и фигурирует рассчитанная по материальному балансу энергия в размере 0,42 МэВ. И только в Википедия-Deutsch просматривается попытка разобраться в существующей ситуации: в расчете появилась цифра 0,26 и дополнительно приведена (для сравнения?) довольно правильная схема цикла. К сожалению, сам расчет некорректен, но, тем не менее, прецедент имеется и попытка засчитана.
4.4. Образование дейтрона при начальном дефект массы у нейтрона в размере 1,46 МэВ происходит по примерно аналогичной схеме:
Рис. 4. Схема—2 образования дейтрона.
В этом случае процесс образования дейтрона происходит в следующей последовательности:
а) в недрах звезд образование дейтрона происходит только при контакте протона и «готового» нейтрона, у которого имеется начальный дефект массы ;
б) образование дейтрона происходит в два этапа:
Этап—1. Образование нейтрона с фиксированным начальным дефектом массы в размере 2,48МэВ или 1,46МэВ.
Этап—2. Объединение с протоном с одновременной корректировкой начального дефекта массы до «требуемых» 2,22МэВ;
Что такое дефект массы
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Дефект массы ядра. Возникновение дефекта массы, энергии связи, ядерных сил. Солненые нейтрино.
5.1. Согласно существующей на сегодняшний день нуклонной модели, атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, которые удерживаются внутри ядра ядерными силами.
5.3. Однако в недрах звезд при бета-перестройке протонов в нейтроны используется собственная материя оболочки протона, в результате чего все образовавшиеся нейтроны изначально имеют дефект массы. В связи с этим, при каждом удобном случае «дефектный» нейтрон стремится любыми способами восстановить эталонную массу своей оболочки и превратиться в «полноценную» частицу. И это стремление нейтрона восстановить свои параметры (компенсировать недостачу) является вполне понятным, обоснованным и «законным». Поэтому при малейшей возможности «дефектный» нейтрон просто «присасывается» (впивается, приклеивается и т.д.) к оболочке ближайшего протона.
5.4. Следовательно: энергия связи и ядерные силы по своей сути являются эквивалентом силы, с которой нейтрон стремится «отобрать» у протона недостающую долю своей оболочки. Механизм данного явления пока не очень понятен и не может быть представлен в рамках данной работы. Однако можно предположить, что нейтрон своей «дефектной» оболочкой частично переплетается с неповрежденной (и более прочной) оболочкой протона.
Часть 6. Парные связи между нуклонами.
6.1. Цитата: «Принято, что Ядерные силы являются проявлением сильного взаимодействия и обладают следующими свойствами:
а) ядерные силы действуют между любыми двумя нуклонами: протоном и протоном, нейтроном и нейтроном, протоном и нейтроном;
б) ядерные силы притяжения протонов внутри ядра примерно в 100 раз превосходят силу электрического отталкивания протонов. Более мощных сил, чем ядерные силы, в природе не наблюдается;
Однако, учитывая изложенные принципы появления дефекта массы у нейтрона, по пункту а) сразу же возникают возражения, и он требуют более детального рассмотрения.
Во-первых: нет никакой «технологической» необходимости в ее образовании, поскольку для образования дейтрона и ядер других химических элементов вполне достаточно дефекта массы только у нейтронов;
6.3.Всвязи с вышеизложенным напрашиваются следующие простые выводы:
а) ядерные силы могут действовать только между протоном и «дефектным» нейтроном, поскольку они имеют оболочки с разным распределением зарядов и разной прочности (у протона оболочка прочнее);
а) протоны имеют заряд и, следовательно, кулоновские силы отталкивания. Поэтому единственным предназначением нейтрона является его способность (умение) создавать дефект массы и своей энергией связи (ядерными силами) «склеивать» обладающие зарядом протоны и формировать вместе с ними ядра химических элементов;
б) энергия связи может действовать только между протоном и нейтроном, и не может действовать между протоном-протоном и нейтроном-нейтроном;
7.1. Цитата: «Связь нуклонов осуществляется чрезвычайно короткоживущими силами, которые возникают вследствие непрерывного обмена частицами, называемыми пи-мезонами. Взаимодействие нуклонов сводится к многократным актам испускания мезона одним из нуклонов и поглощения его другим. Наиболее отчётливое проявление обменных мезонных токов обнаружено в реакции расщепления дейтрона электронами высоких энергий и g-квантами».(Атомное ядро. Википедия, БСЭ и др.).
Мнение о том, что ядерные силы «. возникают вследствие непрерывного обмена частицами, называемыми пи-мезонами. » требует уточнения по следующим причинам:
7.2. Появление мезонных токов при разрушении дейтрона (или других частиц) ни при каких обстоятельствах не может считаться достоверным фактом постоянного наличия этих частиц (мезонов) в реальности, поскольку:
б) эти осколки являются лишь промежуточными продуктами распада с чисто символическим временем жизни («временными жителями») и поэтому не могут рассматриваться как постоянные и реально существующие структурные компоненты более стабильных образований (элементов таблицы Менделеева и составляющих их протонов и нейтронов).
Часть 8. Солнечные нейтрино.
8.1. В настоящее время при подсчете количества солнечных нейтрино, в соответствии с формулой p + p = D + е + + v e + 0,42 МэВ, исходят из того, что их энергия лежит в диапазоне от 0 до 0,42 МэВ. Однако при этом не учитываются следующие нюансы:
8.1.1. Во—первых. Как указывалось в пункте 4.3 значения энергии (+0,68МэВ) и (-0,26МэВ) нельзя суммировать, поскольку это абсолютно разные виды (сорта) энергии, которые выделяются/потребляются на разных стадиях процесса (в разные промежутки времени). Энергия (0,68МэВ) выделяется на начальной стадии процесса образования дейтрона и незамедлительно распределяется между позитроном и нейтрино в произвольных пропорциях. Следовательно, расчетные значения энергии солнечных нейтрино находятся в диапазоне от 0 до 0,68 МэВ.
а) распределение выделившейся при бета-перестройке энергии между позитроном и нейтрино зависит не только от пространственного расположения появившейся электрон-позитронной пары внутри кварка и расположения кварков внутри протона, но и от наличия внешних сил, которые противодействуют выходу позитрона;
б) для преодоления внешних кулоновских полей наибольшая часть из выделившейся при бета-перестройке энергии (из 0,68МэВ) будет передаваться позитрону. В этом случае средняя энергия подавляющего количества нейтрино будет в несколько раз (или даже в несколько десятков раз) меньше средней энергии позитрона;
в) принимаемая в настоящее время за основу для расчетов количества солнечных нейтрино величина их энергии в размере 0,42 МэВ не соответствует действительности.