Massendefekt und Kernbindungsenergie

Massenspektroskopisch kann man die Ruhemasse eines Protons wie folgt sehr genau bestimmen: mp = 1,00727661 u bzw. mp × c2 = 938,259 MeV.

Aus speziellen Kernreaktionen ergibt sich ähnlich genau die Ruhemasse eines Neutrons: mn = 1,0086652 u bzw. mn × c2 = 939,553 MeV

Vergleicht man die experimentell bestimmte Kernmasse mk mit der Summe der Massen seiner Nukleonen (Z × mp + N × mn), wobei Z die Protonenanzahl und N die Neutronenanzahl angibt, so stellt man eine Differenz fest — die experimentelle Masse des Kerns ist stets geringer als die errechnete Summe seiner Nukleonenmassen.

Diese Differenz wird Massendefekt genannt:

Δm = (Z × mp + N × mn) - mk

Vorsicht: In Formelsammlungen wird häufig nicht die Kernmasse mk angegeben, sondern die Atommasse ma eines stabilen Nuklids. Um den Massendefekt zu berechnen, muss man in obiger Gleichung mk = ma - Z × me setzen.

Bindungsenergie

Beim Zusammenbau der Nukleonen zum Kern wird aufgrund der anziehenden Kernkräfte Energie frei — nach Einstein entspricht diese Energieänderung auch einer Massenänderung: ΔE = Δmc2

Diese Energieabnahme bezeichnet man auch als Bindungsenergie B des Kerns, sie wird positiv angegeben: B = Δmc2

Desweiteren verwendet man häufig auch die mittlere Bindungsenergie pro Nukleon: B / A

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