Massavika

Massavika Δ M on vapaassa tilassa olevien vuorovaikutuksessa olevien esineiden (kappaleiden, hiukkasten) minkä tahansa liitetyn fyysisen järjestelmän yksittäisten  komponenttien massojen  summan ja tämän järjestelmän itsensä massojen välinen ero . Tässä määritelmässä massavian merkki on positiivinen; joskus massavika määritellään järjestelmän massan ja komponenttien massojen summan väliseksi eroksi, jolloin etumerkki on negatiivinen [1] . Kertoimeen c 2 asti massavika on yhtä suuri kuin järjestelmän sitoutumisenergia E st :

Siten atomiytimen , Z protonin ja N neutronin sidotun järjestelmän, massavika on yhtä suuri kuin

missä m p ja m n ovat vastaavasti vapaan protonin ja neutronin massat,

M ( Z, N ) on ytimen massa.

Esimerkiksi yhdestä protonista ja yhdestä neutronista koostuvan deuteronin ( deuteriumatomin ytimen , vedyn raskaan isotoopin 2 H) massa M d on 2,013 553 a.m.u. [2] ( 1875,613 MeV / c 2 energiaekvivalentteina) [3] . Vapaan protonin massa on 1,007276 amu. [4] ( 938,272 MeV / s 2 ) [5] , neutroni - 1,008 665 a.m.u. [6] ( 939.565 MeV / s 2 ) [7] . Massavika tulee olemaan

Δ M d = m p + m n − M d = 0,002 388 amu \u003d 2,224 MeV/ s 2 .

Yhden protonimoolin (massa 1,007276 g ) ja yhden neutronimoolin (massa 1,008665 g ) fuusiossa muodostuu 1 mooli deuteroneja, joiden massa on 2,013553 g , mikä on 0,002388 g :n summaa pienempi. alkukomponenttien massat. Määritetty massavika vapautuu energiana, joka on yhtä suuri kuin yhden deuteronin sitoutumisenergia ( E st ( d ) \u003d 2,224 MeV ) kerrottuna Avogadron luvulla (deuteronien määrä yhdessä moolissa): 2,224 MeV N A \ u003d 214,6 G J (vastaa 5 tonnin bensiinin palamislämpöä ).

Atomiytimille massavian käsite liittyy läheisesti pakkaustekijän ( pakkaustekijän ) f tai ominaissidosenergian ε St käsitteeseen , ts. massavika tai sitoutumisenergia nukleonia kohti:

f = ∆M / A , ε St = E St / A ,

missä A = Z + N on massaluku , nukleonien (protonien ja neutronien) kokonaismäärä ytimessä. Spesifinen sitoutumisenergia ja pakkaustekijä kuvaavat ytimen stabiilisuutta.

On myös mahdollista määrittää järjestelmän suhteellinen massavika, dimensioton suure, joka edustaa massavian Δ M suhdetta järjestelmän komponenttien massojen M i summaan: Δμ = Δ M /Σ M i . Keskimassaisten atomiytimien suhteellisen massavian tyypilliset arvot ovat 0,008–0,009, atomeille (pois lukien ydinmassavika) ~10 -8 ...10 -6 . Tähtitieteellisillä esineillä voi olla merkittävä gravitaatiomassavirhe. Näin ollen massaltaan lähellä Aurinkoa olevan tähden suhteellinen gravitaatiomassavirhe on ~10 -6 , valkoisen kääpiön ~10 -3 ...10 -4 , neutronitähdellä ~10 -1 . Suurin suhteellinen massavirhe painovoimaisesti sidottujen esineiden joukossa on tyypillistä mustille aukkoille; se voi nousta kymmeniin prosenttiin [1] . Joten kahden mustan aukon, joiden kokonaismassa on 65 M ⊙ , yhdistämisen aikana, joka aiheutti gravitaatioaallonpurkauksen GW150914 , joka kirjattiin 14. syyskuuta 2015, muodostui musta aukko, jonka massa oli 62 M ⊙ ; massavika 3 M ⊙ säteili gravitaatioaaltojen muodossa [8] .

Massavika syntyy aina sen seurauksena, että sitoutumisenergia muuttuu säteilyenergiaksi (sähkömagneettiseksi, neutrino-, gravitaatioenergiaksi), joka poistuu muodostuneesta sidotusta järjestelmästä [1] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 3 Khlopov M. Yu. Massavika // Fyysinen tietosanakirja  : [5 osana] / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohm-ilmiö - Pitkät rivit. - S. 591. - 707 s. - 100 000 kappaletta.
  2. ↑ Deuteronin massa u:na // NIST-viite vakioista, yksiköistä ja epävarmuustekijöistä. CODATA kansainvälisesti suositellut fyysisten perusvakioiden 2018 arvot. - National Institute of Standards and Technologies , 2018. ( Tiesinga E. et al. CODATA:n suositellut fysikaalisten perusvakioiden arvot: 2018  (englanniksi)  // Reviews of Modern Physics. - 2021. - Vol. 93 , no. 2 . - P. 025010-1-025010-63 . - doi : 10.1103/RevModPhys.93.025010 . )
  3. ↑ Deuteronin massaenergian ekvivalentti MeV // NIST-viite vakioista, yksiköistä ja epävarmuustekijöistä. CODATA kansainvälisesti suositellut fyysisten perusvakioiden 2018 arvot. - National Institute of Standards and Technologies , 2018.
  4. ↑ Protonimassa u:na // NIST-viite vakioista, yksiköistä ja epävarmuustekijöistä. CODATA kansainvälisesti suositellut fyysisten perusvakioiden 2018 arvot. - National Institute of Standards and Technologies , 2018.
  5. ↑ Protonimassan energiaekvivalentti MeV // NIST-viite vakioista, yksiköistä ja epävarmuustekijöistä. CODATA kansainvälisesti suositellut fyysisten perusvakioiden 2018 arvot. - National Institute of Standards and Technologies , 2018.
  6. ↑ Neutronimassa u:na // NIST-viite vakioista, yksiköistä ja epävarmuustekijöistä. CODATA kansainvälisesti suositellut fyysisten perusvakioiden 2018 arvot. - National Institute of Standards and Technologies , 2018.
  7. ↑ Protonimassan energiaekvivalentti MeV // NIST-viite vakioista, yksiköistä ja epävarmuustekijöistä. CODATA kansainvälisesti suositellut fyysisten perusvakioiden 2018 arvot. - National Institute of Standards and Technologies , 2018.
  8. ↑ B. P. Abbott et ai. (LIGO Scientific Collaboration ja Virgo Collaboration). Gravitaatioaaltojen havainnointi binaarisesta mustan aukon sulautumisesta  // Physical Review Letters  . - 2016. - Vol. 116 , nro. 6 . — P. 061102 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.116.061102 .

Linkit