Strona głównaPytania → Ile wynosi masa cząstki alfa,...

Ile wynosi masa cząstki alfa, czyli jądra helu He 4?

Pytanie

Pyta Sławek

Masa cząstki alfa, czyli jądra helu He 4. Mam pytanie, czy masa jądra helu wynosi 4,0015 u, czy 40026 u? W zbiorach zadań pojawiają się te dwie dane, a przecież to duża różnica. Licząc np. energię wiązania jądra He 4 otrzymamy bardzo różniące się wyniki. Podobnie w zadaniach o energii jądrowej… Podejrzewam, że druga wartość to bezmyślnie spisana z układu okresowego masa atomowa helu, a przecież to nie to samo… Czy w takim razie większość podręczników/zbiorów zadań ma źle rozwiązywane zadania w tym temacie?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Masa jądra helu He 4 (cząstki alfa) wynosi 4.0015 u, natomiast masa atomowa helu wynosi 4.0026 u. Różnica między tymi dwiema masami dana jest w pierwszym przybliżeniu przez masę dwóch elektronów w atomie helu. Energię wiązania jądrowego powinniśmy obliczać korzystając z masy cząstki alfa. Jeśli w jakimś podręczniku lub zbiorze zadań jest inaczej — tzn. jeśli jest jawnie napisane, że masa jądra helu wynosi 4.0026 u — to znaczy, że jest tam błąd.

Natomiast bardziej prawdopodobne jest, że w zadaniu podana jest masa atomowa, i jeśli problem lub pytanie dotyczy rzeczywiście masy jądrowej, to w pierwszym kroku zadania należy tę masę jądrową wyznaczyć ze znajomości podanej masy atomowej. W pierwszym przybliżeniu, aby dostać masę jądra atomowego, wystarczy od masy atomowej odjąć masę elektronu pomnożoną przez ilość elektronów w danym atomie. Drugiego rzędu poprawka (znacznie mniejsza, często można ją zaniedbać w rachunkach) związana jest z energią wiązania. Jak obliczyć masę jądra znając masę atomową opisane jest np. tutaj i jest to standardowy rachunek. Masy atomowe można znaleźć np. w Brookhaven Data Center — po kliknięciu na AMDC można się dostać do Chinese Journal of Physics, gdzie podane są tabele, wszystkie przyjęte definicje, sposób przeliczenia mas atomowych na jądrowe, etc.