kernbindingen

Kernbindingen zijn de krachten die atoomkernen bij elkaar houden. In kernfysica verwijst de term naar de sterke kernkracht, die tussen de nucleonen (protonen en neutronen) werkt en op korte afstand bijna onvoorstelbaar sterk is. Deze kracht moet de grote elektrische repulsie tussen protonen overwinnen, zodat de kern als geheel bestaan blijft. De binding is kort bereik en wordt vaak uitgedrukt als een bindingsenergie, die het nadeel compenseert dat optreedt wanneer losse nucleonen samen een kern vormen.

De aanwezigheid van kernbindingen kan worden uitgedrukt in de bindingsenergie B: wanneer de kern A met Z protonen en N neutrons ontstaat uit losse nucleonen, is er een massa-defect Δm, en B = Δm c^2. Doordat de massa van een kern kleiner is dan de som van de afzonderlijke nucleonen, levert deBinding energie op tot de stabiliteit van de kern. De eenheid van bindingenergie is meestal MeV per nucleon.

De bindingenergie per nucleon varieert met het massagetal A. Voor lichte kernen stijgt B/A tot ongeveer 7–8 MeV, voor kerneren met ongeveer A ≈ 56 is B/A maximaal (ongeveer 8 MeV/nucleon), en bij zwaardere kernen daalt B/A weer. Dit verklaart waarom fusiereacties tussen lichte kernen energie kunnen opleveren en waarom splijting van zware kernen eveneens energie kan vrijmaken: zowel fusie als fissie leiden tot een stof met hogere binding per nucleon.

Factoren die binding bepalen zijn onder meer de coulombkrachten tussen protonen, de korte reikwijdte van de sterke kernkracht, plukker- en spingroepeffecten, en shell- en magische getallen die extra stabiliteit verlenen. Modelle zoals de semi-empirische massformule (Weizsäcker) geven benaderingen voor de bindingen in verschillende isotopen.