Energię wiązania jądra atomowego można zdefiniować jako wartość pracy, którą należy wykonać aby rozdzielić jądro na poszczególne nukleony bez nadania im energii kinetycznej. Zgodnie z teorią Alberta Einsteina energia wiązania jest równa:
gdzie: Δm – deficyt masy, c – prędkość światła w próżni.
Występujący w przytoczonym równaniu tzw. deficyt masy jest różnicą pomiędzy sumą mas poszczególnych składników jądra atomowego i masą spoczynkową jądra jako całości. Zatem część masy składników jądra atomu zostaje zamieniona na energię, która wiąże nukleony w jądrze atomu.
Znajomość energii wiązania jądra atomu danego pierwiastka pozwala obliczyć energię wiązania przypadającą na jeden nukleon, którą definiuje się jako wartość pracy jaką należy wykonać, aby usunąć jeden nukleon z jądra atomu, nie nadając mu przy tym energii kinetycznej. W tym celu należy podzielić energię wiązania jądra atomowego przez jego liczbę masową.
Energia wiązania i deficyt masy – przykład.
Znajdź wartość energii wiązania jądra helu wiedząc, że jego masa wyznaczona doświadczalnie wynosi 6,645•10-27kg. Jaka jest wartość energii wiązania przypadająca na jeden nukleon?
Dane: Rozwiązanie:
m = 6,645•10-27kg E = ?
mp = 1,6726•10-27kg E/A = ?
mn = 1,6749•10-27kg
Rozwiązanie:
Jądro helu zbudowane jest z dwóch protonów i dwóch neutronów, zatem suma mas jego składników wynosi:
Deficyt masy jest równy:
Zatem energia wiązania wynosi:
Ponieważ jądro helu składa się z czterech nukleonów, to energia wiązania przypadająca na jeden nukleon jest równa: