Тайны разделения изотопов

мегаэлектрон-вольтах (МэВ). Один электрон-вольт − это энергия,
которую приобретает электрон, проходя разность потенциалов
один вольт. Энергия, равная 1 МэВ, связана с привычными нам
единицами энергии соотношениями
13
1 МэВ=1,602⋅ 10 − Дж =3,829⋅ 10 −14 кал .
В соответствии с известной формулой Эйнштейна в каждом
2
теле с массой m запасена энергия E = mc , где c − скорость
света в вакууме. По этой формуле легко подсчитать, что в одной
атомной единице массы вещества заключена энергия
E
а . е . м =1,4924⋅10 −10 Дж = 931,5 МэВ .
В качестве характерного примера рассмотрим простую
ядерную систему, когда один нейтрон и протон образуют дейтрон
(ядро атома дейтерия) в результате реакции p + n → d .
Современные измерения масс протона. нейтрона и дейтрона дают
значения (в а.е.м)
M =1,007276 , M =1, 008665 , M = 2, 013553 .
p
n
Соответствующие им значения энергии равны ( в МэВ)
E = 938,278 , E = 939, 571 , E = 1875, 625 .
p
n
Легко обнаружить, что для частиц, участвующих в этой
реакции, не выполняется условие аддитивности масс, т.е. сумма
масс протона и нейтрона M M = 2, 015941 оказывается
p
54
+
n
больше, чем масса составной частицы − дейтрона. Разность
энергий, соответствующая этой разнице масс, равна, очевидно,
∆E = ∆M
⋅ c
2 = 2,224 МэВ .
Объяснение наблюдаемой разницы в массах состоит в
следующем. Заметим, прежде всего, что в специальной теории
относительности Эйнштейна утверждается постоянство полной
энергии, а не массы. При сближении протона и нейтрона на малые
расстояния между ними начинают действовать силы ядерного
взаимодействия, в результате чего образуется связанная система.
По законам механики потенциальная энергия притяжения частиц
отрицательна, (поскольку для отделения частиц друг от друга
d
d