Hva er kjernebindende energi?
Kjernen til et atom er dens sentrale kjerne, som består av en eller flere protoner og, med unntak av bare den letteste formen for hydrogen, også nøytroner. Det er ingen avgift for et nøytron, men noe hindrer dem i å gli ut av kjernen. I tillegg er hvert proton i kjernen positivt ladet; de bør frastøte hverandre, tømme kjernen - noe energi forhindrer dette også. Per definisjon er energien som holder alle disse partiklene inne i kjernen den "kjernefysiske bindende energien." Siden Einstein oppdaget det matematiske forholdet som tilsvarer materien med energi - E = mc 2 , hvor E er energien, er m massen og c er lysets hastighet - den kjernefysiske bindende energien kan beregnes relativt lett.
Masse i kjernen kommer fra to kilder. Den ene er massen hver partikkel ville inneholde hvis den var isolert, uten lading eller gravitasjonsinteraksjoner. Den andre massekilden er økningen direkte henføres til den kjernefysiske bindende energien. Disse to kildene gir opphav til ligningen m (t) = m (fp) + m (nbf) , der "t" står for totalt, "fp" står for fri partikkel og "nbf" står for kjernefysisk bindende kraft. Siden det ikke er noe som heter negativ energi, må massen som kan tilskrives den kjernefysiske bindende energien være positiv og energien fra en total kjerne, større enn summen av dens nøytroner og dens protoner.
Når denne formen for massen settes inn i den opprinnelige ligningen, er den totale energien til en kjerne E (t) = m (t) c 2 . Å utvide denne ligningen i sin helhet gir E (t) = (m (fp) + m (nbf) ) c 2 . Å multiplisere dette gir E (t) = m (fp) c 2 + m (nbf) c 2 . Hvis energien som kan tilskrives isolerte individuelle partikler trekkes ut, reduseres ligningen til E (t) - E (fp) = ΔE = m (nbf) c 2 , hvor ΔE er økningen i energi over den for frie partikler - den kjernefysiske bindende energien.
Kjernefysjon eller splitting av atomkjernen for å produsere mindre atomer, som hver har sin egen bindende energi, er av spesiell betydning for utforming og drift av kraftverk. Bindingsenergien til de resulterende atomer, trukket fra bindingsenergien til startatomene, gir nettoutbyttet som enten brukes konstruktivt eller destruktivt. Konstruktiv bruk av denne atomenergien inkluderer produksjon av elektrisitet, som måler nesten en femtedel av all elektrisk kraft i USA og mer enn tre fjerdedeler av strømmen som brukes i Frankrike.