Lettura grafico: difetto di massa

Testo

La tabella riporta il difetto di massa per nucleone $\Delta m / A$ per alcuni nuclei.

nuclide	$^{4}$He	$^{16}$O	$^{56}$Fe	$^{120}$Sn	$^{238}$U
$\Delta m/A$ (u/nucleone)	0,00761	0,00868	0,00945	0,00913	0,00807

(a) Quale nuclide ha la massima energia di legame per nucleone? (b) A parità di nucleone, verso quale processo tende la natura: la fissione o la fusione? Spiega.

Soluzione

(a) Massimo di energia di legame per nucleone. L’energia di legame per nucleone $B/A$ è proporzionale al difetto di massa per nucleone $\Delta m/A$ (tramite $B = \Delta m \cdot 931{,}5\ \text{MeV/u}$). Basta quindi cercare il massimo della riga dei dati: il valore più grande è $0{,}00945$, che corrisponde al ferro-56.

$\ev{\text{max energia di legame per nucleone} = {}^{56}\text{Fe}}$

(b) Direzione dei processi. Ogni nucleo tende a trasformarsi in modo da avvicinarsi al picco del ferro, perché lì l’energia di legame per nucleone è massima e il sistema è più stabile:

• i nuclei più pesanti del ferro ($A > 56$, come $^{120}$Sn e $^{238}$U) si avvicinano al picco spezzandosi, cioè tramite fissione;
• i nuclei più leggeri del ferro ($A < 56$, come $^{4}$He e $^{16}$O) si avvicinano al picco unendosi, cioè tramite fusione.

In entrambi i casi $\Delta m/A$ aumenta e quindi viene liberata energia.

$\ev{\text{max}=^{56}\text{Fe};\ A>56\Rightarrow\text{fissione},\ A<56\Rightarrow\text{fusione}}$

Collegamenti

Argomenti: Fisica nucleare Concetti: Energia di legame nucleare Competenze: Lettura dei grafici