Каковы энергия связи и удельная энергия связи ядра водорода-3 (трития)?

Ядро водорода-3 (трития) состоит из одного протона и двух нейтронов. Его массовое число $A=3$, а зарядовое число $Z=1$.

Энергия связи ядра трития составляет приблизительно $8{,}482$ МэВ, а удельная энергия связи — $2{,}827$ МэВ на нуклон.

1. Энергия связи ядра трития

Энергия связи ядра — это энергия, которую необходимо затратить, чтобы полностью разделить ядро на составляющие его протоны и нейтроны. Она определяется по формуле:

где $\Delta m$ — дефект массы ядра, $c$ — скорость света.

Дефект массы равен разности между суммарной массой свободных нуклонов и массой образованного ими ядра:

где:

• $m_p=1{,}00727647$ а. е. м. — масса протона;

• $m_n=1{,}00866492$ а. е. м. — масса нейтрона;

• $m_t=3{,}01550072$ а. е. м. — масса ядра трития.

Подставим значения:

Используем соотношение $1\text{ а. е. м.}\cdot c^2\approx931{,}494$ МэВ:

Следовательно,

В джоулях это составляет приблизительно

2. Удельная энергия связи ядра трития

Удельная энергия связи — это энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра. Она рассчитывается делением полной энергии связи на число нуклонов:

где $A=3$ — массовое число трития.

Подставим найденное значение:

Таким образом, средняя энергия связи одного нуклона в ядре трития равна примерно $2{,}827$ МэВ.

Ответ

• Энергия связи ядра водорода-3 (трития): $E_{\text{св}}\approx8{,}482$ МэВ.

• Удельная энергия связи: $\varepsilon_{\text{св}}\approx2{,}827$ МэВ/нуклон.

Эти значения характеризуют устойчивость ядра трития относительно полного разделения на один протон и два нейтрона. Чем больше удельная энергия связи, тем прочнее в среднем нуклоны связаны в ядре.