exceso de masa

El exceso de masa de un nucleido es la diferencia entre su masa real y su número másico multiplicada por la unidad de masa atómica ( dalton ). Es uno de los métodos predominantes para tabular la masa nuclear. La masa de un núcleo atómico se aproxima bien (con una diferencia inferior al 0,1 % para la mayoría de los nucleidos) mediante su número másico, lo que indica que la mayor parte de la masa de un núcleo proviene de la masa de sus protones y neutrones constituyentes . Por lo tanto, el exceso de masa es una expresión de la energía de enlace nuclear , en relación con la energía de enlace por nucleón del carbono-12 (que define el dalton). Si el exceso de masa es negativo, el núcleo tiene más energía de enlace que el ^12C , y viceversa. Si un núcleo tiene un gran exceso de masa en comparación con una especie nuclear cercana, puede desintegrarse radiactivamente , liberando energía.

El estándar ^12C proporciona una unidad conveniente (el dalton) para expresar la masa nuclear y definir el exceso de masa. Sin embargo, su utilidad radica en el cálculo de la cinemática de las reacciones nucleares o la desintegración. Solo una pequeña fracción de la energía total asociada a un núcleo atómico por equivalencia masa-energía , del orden del 0,01 % al 0,1 % de la masa total, puede ser absorbida o liberada como radiación. Al trabajar con el exceso de masa, se eliminan gran parte de los cambios de masa derivados de la transferencia o liberación de nucleones, lo que resalta la diferencia neta de energía.

La cinemática de las reacciones nucleares se suele realizar en unidades que incluyen el electronvoltio , derivado de ^la tecnología de aceleradores . La combinación de este punto práctico con la relación teórica E = mc² hace que la unidad megaelectronvoltio sobre la velocidad de la luz al cuadrado (MeV/ ^c² ) sea una forma conveniente de expresar la masa nuclear. Sin embargo, los valores numéricos de las masas nucleares en MeV/ ^c² son bastante grandes (incluso la masa del protón es de aproximadamente 938,27 MeV/c² ⁾ , mientras que los excesos de masa varían en el rango de las decenas de MeV/ c² . Esto hace que el exceso de masa tabulado sea menos engorroso para su uso en cálculos. El factor 1/ c² se suele omitir al citar valores de exceso ^{de masa en MeV, ya que el interés suele centrarse más en la energía que en} la masa; si se quisieran unidades de masa, simplemente se cambiarían las unidades de MeV a MeV/ c² sin alterar el valor numérico. 

Consideremos la fisión nuclear del ^236U en ^92Kr , ^141Ba y tres neutrones.

²³⁶ U → ⁹² Kr + ¹⁴¹ Ba + 3 norte

El número másico del reactivo, ²³⁶ U, es 236. Porque la masa real es236,045 563 Da  , su exceso de masa es +0,045 563  Da . Calculados de la misma manera, los respectivos excesos de masa para los productos, ⁹² Kr, ¹⁴¹ Ba y tres neutrones, son:−0,073 843  Da ,−0,085 588  Da y 3 ×0,008 665  Da = +0,025 994  Da , respectivamente, para un exceso de masa total de−0,133 437  Da . La diferencia entre el exceso de masa de los reactivos y el de los productos es0,179 000  Da , lo que demuestra que el exceso de masa de los productos es menor que el de los reactivos, por lo que puede producirse la fisión; un cálculo que también podría haberse realizado solo con las masas de los reactivos.

El exceso de masa se puede convertir en energía utilizando1  Da =931,494 MeV/ c²  y E = mc² , lo ^{que produce}166,737  MeV .

• Krane, K. S. (1987). Física nuclear introductoria . John Wiley & Sons . ISBN 0-471-80553-X.
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• Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "La evaluación NUBASE2016 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C. 41 ( 3) 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .