質量欠損原子

原子核の質量は,それを構成する核子の質量の和より小さい.

この質量の差Δm\Delta m質量欠損

  • 質量とエネルギーの等価性によると,核子がバラバラであるよりも,まとまって原子核を成す方が,エネルギーがΔmc2\Delta m c^2だけ低い.(ccは真空中での光速)
  • 原子核をばらかすのに,Δmc2\Delta m c^2のエネルギーが必要
  • このエネルギーΔmc2\Delta m c^2を,原子核の結合エネルギーという
  • 解放された結合エネルギーの大部分は,熱エネルギーとなる.

核融合の例(電子ボルトを参照)

X12X2122H +X12X2122HX24X2224He +24[MeV]\ce{^2_1 H \+ ^2_1 H -> ^4_2 He \+ 24 \text{[MeV]}}

太陽における核融合反応
太陽自身は核融合のため,毎秒40〜50億kgほど軽くなり続けているという.

4X11X2121HX24X2224He +2e X+ (陽電子) +2ν +27[MeV]\ce{4 ^1_1 H -> ^4_2 He \+ 2 \ce{e ^{+}} \text{(陽電子)} \+ 2 \nu \+ 27 \text{[MeV]}}

初期の宇宙には,H\ce{H}He\ce{He}など軽い元素のみが存在していたが,より重くX2656X226256Fe\ce{^56_26 Fe}より軽い元素は恒星内部での核融合で,更に重い元素は超新星爆発や中性子星の合体で作られているとされる.