Klopt het dat de bindingsenergie per nucleon een betere maat is voor de stabiliteit dan de rustenergie per nucleon?

Antwoord

Wanneer men kijkt naar de rustenergie per kerndeeltje (nucleon), wordt dit berekend door de  totale rustmassa-energie van de kern te delen door het aantal nucleonen. Dit geeft een soort "gemiddelde energie-inhoud" per nucleon. Het begrip 'massa-defect' leert ons dat de rustmassa van een kern lager is dan de som van de rustmassa’s van de losse nucleonen. Een lagere rustenergie per nucleon betekent niet noodzakelijk dat de kern stabieler is — het zegt vooral iets over de massa, niet over de bindingssterkte.

Bij de bindingsenergie per nucleon wordt gekeken naar hoeveel energie er vrijkomt bij het vormen van de kern uit losse nucleonen. Hoe groter deze bindingsenergie per nucleon, hoe sterker de nucleonen gebonden zijn, en dus hoe stabieler de kern.

Als je kernen van verschillende elementen vergelijkt, zie je dat:

• Lichte kernen (zoals helium) hebben relatief hoge bindingsenergie per nucleon.
• Zware kernen (zoals uranium) hebben lagere bindingsenergie per nucleon.
• Kernen rond ijzer (Fe-56) hebben de hoogste bindingsenergie per nucleon → meest stabiel.

Dit patroon is niet zichtbaar als je kijkt naar rustenergie per nucleon.

We gebruiken het verschil in bindingsenergie in kernreacties:

• Kernfusie: lichte kernen fuseren tot zwaardere → hogere bindingsenergie → energie komt vrij.
• Kernsplijting: zware kernen splitsen → fragmenten hebben hogere bindingsenergie → energie komt vrij.

Bindingsenergie per nucleon voorspelt dus of een reactie energetisch gunstig is.

Tom Clarijs

Wetenschappelijk medewerker