질량초과

Mass excess

핵종의 질량 초과는 핵종의 실제 질량과 원자 질량 단위 질량 사이의 차이다.그것은 핵 질량을 표로 작성하기 위한 주요 방법 중 하나이다.원자핵의 질량은 질량수에 의해 충분히 근사치(대부분의 핵종에서 0.1% 차이 이하)되는데, 이는 핵의 질량의 대부분이 원자핵의 구성 양자와 중성자의 질량에서 발생함을 나타낸다.따라서 질량 초과량은 (원자 질량 단위를 정의한) 탄소-12의 핵당 결합 에너지에 상대적인 핵 결합 에너지의 표현이다.질량 초과가 음수일 경우 핵은 C보다 결합 에너지가 더 많고, 그 반대의 경우도 마찬가지다.핵이 인근 핵종에 비해 질량 초과가 크면 방사능 붕괴가 일어나 에너지를 방출할 수 있다.

핵반응의 에너지 척도

C 표준은 질량 초과의 정의를 위해 원자 질량 단위의 핵 질량에 대해 생각하는 것을 유용하게 만든다.그러나 그 유용성은 핵반응 운동학 또는 붕괴의 계산에서 발생한다.질량 에너지 등가성에 의한 원자핵과 관련된 총 에너지의 극히 일부만이 총 질량의 0.01% ~ 0.1%의 순서로 방사선으로 흡수되거나 방출될 수 있다.따라서 질량 초과의 관점에서 작업함으로써, 핵의 단순한 전달이나 방출로 인해 발생하는 질량 변화를 효과적으로 제거하여 순 에너지 차이의 규모를 더욱 명확히 했다.

핵반응 운동학은 가속기 기술의 결과인 전자 전압과 관련된 단위로 관례적으로 수행된다.이론적 관계 E = mc와2 이 실제 지점의 조합은 빛의 제곱 속도(MeV/c2)를 초과하는 메가 전자 볼트 단위를 핵 질량을 표현하기에 편리한 형태로 만든다.그러나 MeV/c에서2 핵 질량의 수치는 상당히 큰 반면(양자 질량조차 ~938.27 MeV/c2) 질량 초과 범위는 수십 MeV/c이다2.이것은 표로 표시한 질량 초과분을 계산에 사용하기 덜 번거롭게 만든다.주목할 만한 한 가지 사소한 점은 MeV에서 질량 초과 값을 인용할 때 일반적으로 1/c2 용어가 생략된다는 것이다. 관심사는 질량이 아니라 에너지이기 때문이다. 질량 단위를 원하는 경우 숫자 값을 변경하지 않고 단순히 MeV에서 MeV/c로2 단위를 변경할 수 있기 때문이다.

예

U가 Kr, Ba 및 3개의 중성자로 핵분열하는 것을 고려한다.

236U → Kr + Ba + 3n

반응제 U의 질량은 236이다.Because the actual mass is 236.045563 u, its mass excess is +0.045563 u. Calculated in the same manner, the mass excess for the products, 92Kr, 141Ba, and three neutrons, are −0.073843 u, −0.085588 u and 3 × 0.008665 u = +0.025994 u, respectively, for a total mass excess of −0.133437 u.반응물질의 질량 초과와 생산물의 질량 초과 간의 차이는 0.179000 u로, 이는 생산물의 질량 초과가 반응물질의 질량 초과보다 적다는 것을 보여주고, 따라서 핵분열이 발생할 수 있다는 것을 보여준다. 이는 반응물질의 질량만을 가지고도 이루어질 수 있었던 계산이다.

질량 초과량은 1 u = 931.494 MeV/c2, E = mc를2 사용하여 에너지로 변환할 수 있으며 166.737 MeV를 산출한다.

참조

  • Krane, K. S (1987). Introductory Nuclear Physics. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-80553-X.
  • Tipler, P. A; Llewellyn, R. A. (2004). Modern Physics. W. H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-4345-0.

외부 링크