Тайны разделения изотопов

нужно совершить работу против сил притяжения). Тогда из закона
сохранения полной энергии системы, включающего кинетические
энергии частиц и энергию их взаимодействия, следует, что
именно появление энергии связи между частицами отражается в
уменьшении массы сложной системы. На практике образование
дейтрона из протона и нейтрона сопровождается испусканием
γ - кванта, причем сумма энергий дейтрона и испускаемого фотона
должна равняться начальной полной энергии системы. Поэтому
энергия γ - кванта оказывается численно равной энергии связи, т.е.
составляет как раз 2,224 МэВ, что легко регистрируется в
эксперименте.
В общем случае энергией связи ядра называют энергию,
необходимую для того чтобы полностью разделить ядро на
отдельные свободные нуклоны. Если M ( Z,
A)
− масса ядра с
атомным номером Z и массовым числом A , то энергия связи
E равна
св
E
св
2
2
[ ZM + ( A − Z ) M − M ( Z , A)
] ⋅ c
= ∆M
⋅ c =
.
p
Величина ∆M
называется дефектом массы.
Проведенный анализ позволяет объяснить и выделение энергии
при радиоактивном распаде радия, описываемого приведенной в
начале этого параграфа схемой реакции. Используя результаты
достаточно точных измерений атомных масс нуклидов,
участвующих в этой реакции [4] , нетрудно подсчитать, что масса
системы уменьшается на величину, равную 0,00523 а.е.м, что
должно привести к выделению энергии ∆E = 4, 88 МэВ. Из них
примерно 4.8 МэВ приходится на α -частицу, что соответствует
огромной скорости этих частиц в веществе, равной 15000 км/с .
Аналогичные несложные расчеты можно провести и для
обсуждавшейся выше реакции облучения лития протонами в
эксперименте Кокрофта и Уолтона. Дефект массы составляет при
этом 0,018623 а.е.м. [4]. Заметим, что протоны, которые
использовались при бомбардировке мишени из лития, ускорялись
до энергий 0,2 МэВ. Выделяющаяся энергия, которая приходится в
n
55