Co je to jaderná vazebná energie?
Jádro atomu je jeho centrální jádro, které sestává z jednoho nebo více protonů a, s výjimkou pouze nejlehčí formy vodíku, také neutronů. Neutron je bez poplatku, přesto jim něco brání vyklouznout z jádra. Navíc je každý proton uvnitř jádra pozitivně nabitý; měli by se navzájem odpuzovat a vyprázdnit jádro - tomu také brání nějaká energie. Energie udržující všechny tyto částice v jádru je z definice „jaderná vazebná energie“. Protože Einstein objevil matematický vztah, který se rovná hmotě s energií - E = mc 2 , kde E je energie, m je hmotnost ac je rychlost světla - jaderná vazebná energie může být vypočtena relativně snadno.
Hmota uvnitř jádra pochází ze dvou zdrojů. Jedna je hmota, kterou by každá částice obsahovala, kdyby byla izolovaná, bez náboje nebo gravitačních interakcí. Druhým zdrojem hmoty je nárůst přímo přičitatelný jaderné vazebné energii. Tyto dva zdroje dávají vznik rovnici m (t) = m (fp) + m (nbf) , kde „t“ znamená celkem, „fp“ znamená volnou částici a „nbf“ znamená jadernou vazebnou sílu. Protože neexistuje nic jako negativní energie, musí být hmota připisovaná jaderné vazebné energii pozitivní a energie celkového jádra, větší než součet jejích neutronů a protonů.
Vložením této formy hmoty do původní rovnice je celková energie jádra E (t) = m (t) c 2 . Úplné rozšíření této rovnice dává E (t) = (m (fp) + m (nbf) ) c 2 . Vynásobením této hodnoty se získá E (t) = m (fp) c 2 + m (nbf) c2 . Nyní, když je energie přičítaná izolovaným jednotlivým částicím odečtena, tato rovnice se sníží na E (t) - E (fp) = ΔE = m (nbf) c 2 , kde ΔE je zvýšení energie nad energii volných částic - jaderná vazebná energie.
Jaderné štěpení nebo štěpení atomového jádra za účelem produkce menších atomů, z nichž každý má svou vlastní vazebnou energii, má zvláštní význam pro návrh a provoz elektráren. Vazebná energie výsledných atomů, odečtená od vazebné energie výchozích atomů, dává čistý výtěžek, který je aplikován konstruktivně nebo destruktivně. Mezi konstruktivní využití této jaderné energie patří výroba elektřiny, která měří téměř pětinu veškeré elektrické energie ve Spojených státech a více než tři čtvrtiny energie používané ve Francii.