พลังงานยึดเหนี่ยว

พลังงานยึดเหนี่ยว (Binding Energy)คือ“พลังงานที่ใช้ในการยึดนิวคลีออน เข้าได้ด้วยกันในนิวเคลียสของธาตุ” หรือเป็น “พลังงานที่น้อยที่สุด ที่สามารถทำให้นิวเคลียสแตกตัวเป็นองค์ประกอบย่อย”

การที่โปรตอนและนิวตรอนสามารถอยู่กันได้ในนิวเคลียส, เพราะมีพลังงานยึดเหนี่ยว
1.  มวลของนิวเคลียสน้อยกว่า  ผลรวมของมวลโปรตอนและนิวตรอน (ในสภาพอิสระ) ที่ประกอบเป็น นิวเคลียสเสมอ
2.  มวลส่วนที่หายไป  เรียกว่า mass defect (Δm)
3.  เทียบมวลเป็นพลังงานได้จาก E=mc²
มวลพร่อง (mass defect) หมายถึงมวลส่วนหนึ่งที่หายไป โดยเมื่อนิวคลีออนอิสระมารวมกันเป็นนิวเคลียส มวลของนิวเคลียสที่เกิดขึ้นใหม่จะมีมวลน้อยกว่า ผลรวมของมวลนิวคลีออนอิสระก่อนรวม

ถ้าให้ M แทนนิวเคลียสที่มีเลขมวล A และเลขอะตอมเป็น Z ซึ่ง Z คือจำนวนประจุบวกซึ่งแต่ละประจุมีมวล  และ (A-Z) แทนจำนวนนิวตรอนซึ่งแต่ละตัวมีมวล  ดังนั้นจะคำนวณหามวลพร่องได้ดังนี้

        =          

 แทนมวลพร่อง มีหน่วยเป็น u (atomic mass unit)

     โดย  พลังงานยึดเหนี่ยว  นี้เปลี่ยนรูปมาจากมวลพร่อง นั่นเองโดยการหาค่าพลังงานยึดเหนี่ยวได้จาก การเปลี่ยนแปลงของมวลเปลี่ยนเป็นพลังงาน โดยถ้าให้ B.E. แทนพลังงานยึดเหนี่ยว มีหน่วยเป็นเมกกะอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) และ  แทนมวลพร่อง มีหน่วยเป็น u โดยที่ มวล 1 u เทียบเท่ากับพลังงาน 931 MeV ดังนั้นจะได้

        =          

ตัวอย่าง เช่น  เกิดจาก โปรตอน 2 ตัว และนิวตรอน 2 ตัว ดังสมการ

   +               

จะได้       +             =      2(1.0073u) + 2(1.0087u)     =   4.0320 u

มวลหลังจากรวม                =      4.0015 u

ดังนั้นมวลพร่อง                   =      (4.0320 u) – (4.0015 u)       =   0.0305 u

พลังงานยึดเหนี่ยว              =      

=       0.0305 x 931 MeV  =  28.39 MeV

พลังงานยึดเหนี่ยวของ  มีค่าเท่ากับ 28.39 MeV