Энергия связи частиц в ядре

Частицы в ядреСилы ядерного взаимодействия убывают с расстоянием значительно быстрее, чем силы кулоновского отталкивания. Поэтому на расстояниях, больших, чем 10–15 м, между частицами, участвующими в ядерном взаимодействии, электромагнитные силы становятся значительнее ядерных.

Чтобы протоны и нейтроны, существовавшие в свободном состоянии, объединились в ядре, их нужно сблизить настолько, чтобы ядерные силы стали более значительными, чем силы кулоновского отталкивания. Для пар частиц протон-нейтрон и нейтрон-нейтрон никаких препятствий нет, однако для пар протон-протон или других комбинаций положительно заряженных частиц они должны на больших расстояниях друг от друга иметь запас кинетической энергии, достаточный для того, чтобы сблизиться на нужное расстояние.

При сближении положительно заряженных частиц они тормозятся силами отталкивания, то есть движутся с «ускорением». С момента «включения» ядерных сил частицы ускоряются теперь уже навстречу друг другу. На всех этапах сближения частицы движутся ускоренно и поэтому излучают электромагнитные волны. Потеря энергии на излучение (при образовании ядер могут излучаться не только электромагнитные волны, но и другие частицы: лептоны и мезоны) приводит к изменению суммарной массы системы частиц. Величина, на которую масса покоя получившегося ядра меньше, чем массы покоя отдельно существующих протонов и нейтронов, называется дефектом масс и ей пропорциональна энергия в соответствии с соотношением . Эта энергия и называется энергией связи частиц в ядре. Иногда величину этой энергии делят на общее количество протонов и нейтронов в ядре. Получившуюся величину называют удельной энергией связи.