طاقة الترابط النووي وعلاقتها بالكتلة المفقودة

ملخص الدرس

طاقة الترابط النووي وعلاقتها بالكتلة المفقودة عرفت سابقاً بأن الذرة تحتوي على البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، وربما نتوقع بأن كتلة الذرة تعادل مجموع كتل هذه الجسيمات وهي معزولة. إلا أن هذا التوقع يخالف تماماً نتائج القياسات الدقيقة لكتل ذرات العناصر المختلفة. كما أن هناك تساؤلاً آخر شغل تفكير العلماء لفترة من الزمن، وهو ما يتعلق باستقرار النواة التي تحتوي على عدد من البروتونات الموجبة الشحنة والموجودة قريبة من بعضها داخل النواة. فكيف تتعايش البروتونات الموجبة وبينها قوى تنافر كهروستاتيكية كبيرة؟ ولفهم ذلك يمكن أخذ ذرة الهيليوم ⁴₂He كأبسط ذرة تحتوي على البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. لقد وجد من خلال القياسات الدقيقة بأن كتلة نواة ذرة الهيليوم يساوي (٤.٠٠٢٦٠ وحدة كتل ذرية). فهل تعادل هذه القيمة مجموع كتل الجسيمات الموجودة في ذرة الهيليوم (٢ بروتون + ٢ نيوترون + ٢ إلكترون)؟ ملاحظة كتلة ذرة الهيليوم المقاسة تقل عن الكتلة المحسوبة للجسيمات وهي منفصلة. ومقدار النقص في الكتلة = ٤.٠٣٢٩٧٩ − ٤.٠٠٢٦٠ = ٠.٠٣٠٣٧٩ (و.ك.ذ). قانون بقاء الكتلة والطاقة ومن خلال النتيجة السابقة يتضح أن قانون بقاء الكتلة التقليدي الذي سبق لك دراسته في الصف العاشر لا ينطبق على هذه الحالة. ولذلك كان لابد من تطبيق قانون بقاء الكتلة والطاقة، حيث إن الطاقة والكتلة صورتان لشيء واحد، حسب ما تدل عليه نظرية إينشتاي