.GIF)
مفاهیم ساختار اتمی و هسته‌ای این است که اتم مرکب از هسته و الکترونهایی است که آن را احاطه کرده‌اند و اینکه هسته از پروتون و نوترون ساخته شده است به این پرسش اساسی می‌انجامد که: آیا جرم یک اتم خنثی با مجموع جرمهای پروتونها ، نوترونها و الکترونهایی که آن اتم خنثی را تشکیل میدهند. برابر است یا نه؟ این پرسش را به دقت می‌توان پاسخ داد. زیرا جرم پروتون ، نوترون و الکترون و همچنین جرمهای تقریبا تمام اتمهای گوناگون معلوم هستند.
 |
در فیزیک یک اصل کلی است که می‌گوید: برای متلاشی کردن یک سیستم یا مجموعه پایدار باید کار انجام داد. مثلا اگر سیستمی از نوترونها و پروتونها ، که هسته اتم را ایجاد می‌کنند، پایدار باشد. برای از هم سوا کردن آنها باید انرژی مصرف نمود. جرم کلی یک هسته پایدار باید کمتر از مجموع جرمهای جداگانه نوترونها و پروتونهای تشکیل دهنده آن باشد. از طریق محاسبه و تجربه معین شده است که اختلافی بین مجموع جرم نوکلئونهای هسته و جرم هسته پایدار وجود دارد. این اختلاف جرم معادل انرژی هست که جهت متلاشی کردن کامل هسته لازم است. این انرژی موسوم به انرژی همبستگی اتم می‌باشد.
بررسی جرمهای اتمی شناخته شده نشان می‌دهد که برای هر نوع اتم ، جرم اتمی همواره کمتر از مجموع جرمهای ذرات تشکیل دهنده به حالت آزاد آنهاست. ساده‌ترین اتم که دست کم شامل یک پروتون ، یک نوترون و یک الکترون باشد دوتریم است. در این مورد جرمها عبارتند از:
|
در این واکنش هیچگونه اجزای ذره‌ای که انرژی جنبشی زیادی داشته باشند، ایجاد نمی‌شود. بنابراین جرمی برابر amu 0.002388 که تفاوت سبکتر شدن 21H از 10n + 11H است، بوسیله اشعه گاما ربوده می‌شود. انرژی این اشعه از طریق آزمایش معین و معلوم شده که MeV 22.2 یعنی درست همان مقدار پیشگویی شده است.
واکنش معکوس ، یعنی واکنشی که در آن دوتریم با اشعه گاما بمباران می‌شود، نیز بررسی شده‌است:
به دنبال گیر اندازی یک نوترون بوسیله 11H ، انرژی در یک اشعه گاما آزاد می‌شود. این انرژی (MeV 22.2) انرژی اتصال دوترون نامیده می‌شود. این انرژی را می‌توان انرژی دانست که وقتی یک پروتون و یک نوترون برای ایجاد یک هسته باهم ترکیب می‌شود، آزاد می‌گردد. برای حصول واکنش معکوس (وقتی21H با اشعه ایکس بمباران می‌شود) انرژی باید جذب شود.
مفهوم انرژی هسته‌ای برای تمام مواردی که اجزایی ساده بوسیله نیرویی به هم می‌پیوندند و یک سیستم پیچیده بوجود می‌آورند، بکار می‌آید. مثلا زمین در مداری به دور خورشید قرار گرفته و با جاذبه گرانشی به آن متصل است و در این صورت برای جدا شدن و گریز از خورشید باید مقداری انرژی جنبشی اضافی به آن داده شود.
در یک اتم هیدروژن eV 13 لازم است تا الکترون از قید هسته‌ای که با جاذبه الکتریکی به آن اتصال یافته خلاص شود. برعکس ، وقتی یک هسته عریان11H الکترونی را گیر می‌اندازد و به یک اتم هیدروژن خنثای پایدار معمولی مبدل می‌شود. سیستم مقداری انرژی برابر با eV 13 بوسیله تابش از دست می‌دهد و این درست انرژی فوتون گسیل یافته‌ای است که در این فرآیند یعنی ، فرآیند گیراندازی الکترون ، مشاهده می‌شود. اما فقط انرژیهای اتصال هسته‌ای آنقدر بزرگ هستند که تفاوت جرم مربوط به آنها قابل اندازه‌گیری می‌شود.
کلمات کلیدی: هسته ای
