Massenunterschied

Der Massenunterschied bezeichnet in der Physik die Differenz zwischen zwei Massenangaben. Er wird verwendet, um zu beschreiben, wie viel Masse in Prozessen verloren geht oder gewonnen wird, und tritt in Bereichen wie Kern- und Teilchenphysik, Chemie und Astronomie auf. Oft wird der Begriff zusammen mit dem Massendefizit verwendet.

In der Kernphysik ist der Massendefizit Δm definiert als Δm = Σ mi − M(Nucleus), also die Differenz zwischen der Summe der Massen der Bausteine und der eigentlichen Kernmasse. Diese Differenz entspricht der Bindungsenergie B durch B = Δm c^2. Die Größenordnung liegt typischerweise bei einigen MeV pro Nukleon, wodurch Kerne stabil oder metastabil bleiben. Dadurch erklärt sich auch, warum sich schwere Kerne durch Bindung Energie zusammenhalten.

Bei Zerfällen oder Kernreaktionen bestimmt der Massenunterschied den freigesetzten oder aufgenommenen Energiebetrag, den sogenannten Q-Wert. Er ergibt sich aus Q = (Σ m_Start − Σ m_Ende) c^2. Positive Q-Werte bedeuten Energieabgabe, negative Werte Energieaufnahme. Der Massenunterschied ist damit eng mit Energietransfer in Reaktionen verbunden.

Messungen des Massenunterschieds erfolgen vor allem durch Massenspektrometrie und durch spezialisierte Techniken in der Kernphysik wie Penning-Traps oder Time-of-Flight-Verfahren. Die Masse wird häufig in der Einheit u gemessen (1 u ≈ 931,5 MeV/c^2). Isotopenunterschiede erzeugen kleine Massenunterschiede, die mit hoher Präzision bestimmt werden.

Siehe auch Massendefizit, Bindungsenergie, Q-Wert.