kärnbindningen

Kärnbindningen är den sammanhållande energin som krävs för att frigöra kärnpartiklarna (protoner och neutroner) från en kärna, eller motsvarande den energi som frigörs när kärnan bildas från frisläppta nukleoner. Den energi som binder kärnan kallas bindingenergi och är ett mått på kärnans stabilitet. En kärnas bindning kan även beskrivas genom massdefekten: mängden massa som försvinner när kärnan bildas från fria protoner och neutroner.

Bindningsenergins storhet E_B relateras till masseskillnaden Δm via Einsteins formel E_B = Δm c^2. För en kärna med Z protoner och N neutroner (A = Z + N) är E_B = [Z m_p + N m_n − M(A,Z)] c^2, där m_p och m_n är proton- respektive neutronmassor och M(A,Z) är kärnans massa. Bindningenergin per nukleon, E_B/A, ger ett bättre jämförelsevärde mellan kärnor av olika storlek.

Trender och betydelse: Bindningsenergins per nukleon ökar när kärnan växer från mycket lätta kärnor, når ett maximum runt järnregionen (ungefär Fe-56 till Ni-62) på cirka 8,7–8,8 MeV per nukleon, och minskar sedan för mycket tunga kärnor. Denna bild förklarar varför fusionsprocesser ger energi för lätta kärnor och varför fission av tunga kärnor också libererar energi: produkterna har högre bindning per nukleon än utgångsmaterialet. Bindningenergin påverkar kärnstabilitet, kärnreaktionernas Q-värden och kärnors kemiska och fysikaliska egenskaper.

Mätning och tillämpningar: Bindningenergin bestäms genom noggranna massespeceringsmått och används inom kärnfysik, kärnenergiindustri och i astrofysiken för att förstå stjärnans energiutveckling och nucleosyntes.