Kjernemasse

Kjernemasse er massen til en atomkjerne, sammensatt av Z protoner og N nøytroner. Den inkluderer ikke elektronmassen. Atommasse omfatter derimot elektronene og små bindingseffekter knyttet til elektronene. Dermed kan kjernemassen være litt mindre enn atommassen.

Formelt er kjernemassen M_nucleus ≈ Z m_p + N m_n − Δm, der Δm er massdefekten som gir bindingenergi BE via E = Δm c^2. Bindingenergien er energien som frigjøres når kjernen dannes av frie nukleoner. Massdefekten oppstår fordi kjernen har lavere total masse enn summen av de frie partiklene.

Enheter og størrelse: kjernemasse måles i atommassenhet (u) eller i MeV/c^2. 1 u ≈ 931,5 MeV/c^2. For en kjerne med masseantall A = Z+N er massen omtrent A u, minus bindingenergi-term. Binding energy per nucleon varierer og gir kjennetegn ved stabilitet og kjernevæsenes struktur.

Måling og anvendelser: kjernemasser bestemmes med presis massespektrometri, mens atommasse ofte måles i Penning-trapper og lagringsrør. For å finne kjernemassen fra atommasse trekker man bort elektronmassen (og elektronbindingen). Kjernemasse er sentral i beregning av reaksjons-Q-verdier, studier av stabilitet og utvikling av kjernefysiske modeller.

Eksempel: Helium-4: Z=2, N=2. Summen av massene til frie nucleoner er ca 4,03188 u. Kjernemassen er ca 4,00150 u, og massedefekten ca 0,03038 u, som tilsvarer en bindingenergi på omtrent 28 MeV.