АТОМНОЕ ЯДРО И ЕГО ЭНЕРГИЯ

КАК ИЗМЕРЯЮТ ЭНЕРГИЮ СВЯЗИ

Теперь естественно возникает вопрос, как же удаёт­ся определить энергию связи ядра?

Для этого существует несколько способов. Однако, лишь один из этих способов является основным и ис - 38

Пользуется в большинстве случаев. Способ этот осно­ван на законе эквивалентности массы и энергии, уста­новленном знаменитым физиком Эйнштейном ещё в 1905 г.

До Эйнштейна считали, что существуют два различ­ных закона сохранения: закон сохранения массы, или вещества, и закон сохранения энергии.

Первый из этих законов состоит в том, что масса данного вещества или нескольких веществ остаётся неизменной. Другими словами, масса тела не меняется ни при химических реакциях, ни при нагревании и ох­лаждении, ни при каких-либо других обычных воздей­ствиях. При этом вместо массы можно говорить о ве­се, так как обе эти величины пропорциональны друг другу. (А при соответствующем выборе единиц измере­ния масса и все тела даже численно совпадают.)

Закон сохранения энергии состоит в утверждении, что энергия не появляется и не исчезает. Энергия мо­жет лишь переходить из одной формы в другую.

И вот Эйнштейн установил, что закон сохранения массы вещества и закон сохранения энергии на самом деле связаны друг с другом. Масса и энергия оказа­лись эквивалентными. Это значит, что если сообщить телу энергию, то его масса или вес возрастут. И, на­оборот, отняв энергию, мы уменьшаем массу и вес тела. Однако, даже довольно большое изменение энергии при­водит лишь к ничтожному изменению массы. Дело в том, что масса равна энергии, делённой на огромную величину — на квадрат скорости света:

__ энергия

Масса (скорость светар'

Если мерить массу в граммах, длину в сантиметрах и время в секундах, то энергия измеряется в особых единицах, называемых эргами. Для примера укажем, что кинетическая энергия шарика с массой в 1 грамм, движущегося со скоростью в 2 сантиметра в секунду, равна двум эргам. Скорость же света в этой же си­стеме единиц равна 30 000 000 000 см[сек.

Встречающимся в обычной жизни изменениям энер­гии соответствует лишь совершенно ничтожное измене­

Ние массы. Например, если мы нагреем тонну воды на сто градусов, то масса воды увеличится лишь на 200Ж часть грамма.

Поэтому при обычных химических и физических процессах масса и энергия практически сохраняются в отдельности.

Если же изменения энергии достаточно велики, то происходящее в результате этого увеличение или умень­шение массы можно заметить. С таким случаем как раз мы и встречаемся в атомном ядре. При соединении протонов и нейтронов в какое-либо ядро выделяется энергия связи, поэтому масса или вес ядра должны быть меньше суммы масс всех входящих в его состав протонов и нейтронов. Изменение массы (веса), со­гласно закону эквивалентности массы и энергии, должно равняться энергии связи, делённой на квадрат скорости света. Поэтому, определяя с большой точностью вес (массу) атомного ядра, мы можем узнать его энергию связи.

В настоящее время физики умеют определять вес ядер с большой точностью. О том, как это делается, мы говорить здесь не можем за отсутствием места. Укажем лишь, что измерение весов ядер показало, что эти веса действительно отличаются от суммы весов протонов и нейтронов, входящих в состав ядра.

Основной метод определения энергии связи и осно­ван на точном измерении веса ядра.

Существование энергии связи приводит к тому, что веса ядер не равняются в точности целым числам (если за единицу принять вес атома водорода). Поэтому, ког­да мы говорим, например, об (уране) ^, то число 238 является лишь тем целым числом, которое наиболее близко к истинному весу ядра урана.