Page 15 - ฟิสิกส์นิวเคลียร์

14

20.5.2 พลังงานยึดเหนี่ยว

ิ
การศึกษาโครงสร้างของอะตอม พบว่า การที่อเล็กตรอนไม่สามารถหลุดออกจากวงโคจรรอบ
นิวเคลียสได้เนื่องจากมีแรงดึงดูดระหว่างประจุบวกของนิวเคลียสและประจุลบของอิเล็กตรอน นอกจากนี้ยัง

พบว่าในกรณีของไฮโดรเจนอะตอม ถ้าให้พลังงาน 13.6 MeV แก่อิเล็กตรอน อเล็กตรอนก็จะหลุดออกจาก
ิ
อะตอมได้ และพลังงานนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับแรงที่ยึดอิเล็กตรอนไว้กับนิวเคลียส ดังนั้นในการศึกษาธรรมชาติ
ของแรงนิวเคลียร์นั้น วิธีหนึ่งที่สามารถท าได้ คือ ให้พลังงานแก่นิวเคลียสเพื่อให้นิวคลีออนแยกออกจากกัน

พลังงานที่พอดีท าให้นิวคลีออนแยกออกจากกันหมดเรียกว่า พลังงานยึดเหนี่ยว (binding energy)
อนุภาคดิวเทอเรียมก็คือนิวเคลียสของดิวเทอเรียม เป็นอนุภาคที่ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน

อย่างละ 1 ตัว สามารถหาพลังงานยึดเหนี่ยวของดิวเทอเรียมได้โดยการฉายรังสีแกมมาไปกระทบดิวเทอรอน

พบว่ารังสีแกมมาต้องมีพลังงานไม่น้อยกว่า 2.22 MeV จึงท าให้ดิวเทอรอนแยกออกเป็นโปรตอนและนิวตรอน
ได้ คือพลังงานยึดเหนี่ยวของดิวเทอรอน มีค่าถง 2.22 MeV
ึ
จากตาราง 20.4 ซึ่งแสดงมวลอะตอมของธาตุ เราสามารหามวลของดิวเทอรอนได้ โดยหักมวลของ
อิเล็กตรอน 1 ตัว ออกจากมวลของดิวเทอเรียมดังนี้

มวลของดิวเทอรอน = มวลของดิวเทอเรียม - มวลของอิเล็กตรอน 1 ตัว

= 2.014102 u – 0.000549 u
= 2.013553 u

ส าหรับผลรวมของมวลโปรตอนและนิวตรอนในดิวเทอเรียมห าได้ดังนี้

ผลรวมของมวลโปรตอนและนิวตรนในดิวเทอเรียม
= มวลของโปรตอน 1 ตัว + มวลของนิวตรอน 1 ตัว

= 1.007276u + 1.008665u

= 2.015941u

ส าหรับมวล 1u มีค่า 1.660540 × 10 −27 กิโลกรัม พลังงานที่เทียบเท่ากับมวลนี้ หาได้โดยใช้สมการ
=
2
8
2
พลังงานที่เทียบเท่ากับมวล 1 = (1.660540 × 10 −27 kg)(2.9979210 m s ⁄ )
= 1.492419 × 10 −10 J
เนื่องจากพลังงาน 1 MeV มีค่าเท่ากับ = 1.602177 × 10 −13 J −10
ั
ดังนั้น พลังงาน 1.492419 × 10 −10 J จะมีค่าเท่ากบ (1MeV)(1.492419×10 J J) = 931.4945
−13
1.602177×10
เพื่อความสะดวกเรามักใช้ค่า 931.5 MeV เป็นพลังงานที่เทียบเท่ากับมวล 1u