magtömegeket

Magtömegeket a kémiai elemek atommagjainak tömegére értjük. Minden mag tömege összegzi a benne lévő protonok és neutronok tömegét, de ezt a tömeget a mag kötőenergiája miatt „kötésenergia‑defektus” csökkenti. Ennek következtében a magtömeg általában kisebb, mint a szabad nukleonok tömegének összege. A fogalom a nukleáris fizika alapfogalma, és fontos a reakciók Q‑értékének, az isotópok stabilitásának és a csillagászati nucleoszintézisnek a megértésében.

Magtömegek mérése és egységei. A tömeg mérésére használt standard egység az atomtömeg‑egység (u), amely 1/12 része a szén‑12 atom tömegének. Vonatkozóan gyakran adjuk meg MeV/c^2‑ben is, mivel a tömeg és energia E=mc^2 összefüggésben áll. A magtömegek és a kötési energia kapcsolata a tömegdefektus: a mag tömege M = Zmp + Nmn − E_bind/c^2, ahol Z a protonok száma, m_p a proton tömege, N a neutronok száma, m_n a neutron tömege, és E_bind a kötőenergia. A kötési energia per nukleon általában növekszik a könnyebb magokban, majd eléri maximumát körülbelül 56Fe környékén, innen lefelé és felfelé esik.

Méréstechnika és események. Modern mérések Penning‑trap vagy tárolóringekben végzett tömegméréseket alkalmaznak, amelyek rendkívül nagy pontosságot nyújtanak a nuclide‑ok tömegére. A tömegek ismerete nélkülözhetetlen a reakciók energetikájának előrejelzéséhez, az egzakt és elméleti modellek összevetéséhez, valamint a szteláris és kémiai folyamatok megértéséhez.

Jelentőség. A magtömegek ismerete nélkülözhetetlen a nukleoszintézisek, a magreakciók energetikájának és az isotópegyensúlyok értelmezésének megértéséhez, és alapvető adatokkal szolgál a nukleáris fúzió, a radiokarbonos kormeghatározás és az űrfizika területein.