Page 16 - ฟิสิกส์นิวเคลียร์

15

จะเห็นว่า เมื่อโปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกันเป็นดิวเทอรอนนั้น จะมีมวลหายไปเท่ากับ

2.015941u-2.013553u=0.002388u มวลที่หายไปเรียกว่า ส่วนพร่องมวล (mass defect, ∆ )
ถ้าใช้ความสัมพันธ์ระหว่างมวล และพลังงาน ของไอน์สไตน์ที่ว่า = เมื่อ เป็นอัตราเร็วของ
2
แสงในสุญญากาศ เราสามารถหามวลที่หายไป ∆ เทียบได้กับพลังงาน ∆ ได้ดังนี้
2
= (∆m)
⁄
= (0.002388 )(931.5Me )
= 2.2MeV
นั่นคือพลังงานที่เทียบกับมวลที่หานไป 0.002388u มีค่าเทากับ 2.2 MeV ก็คอ พลังงานของรังสี
ื
่
แกมมาที่ใช้ในการท าให้ดิวเทอรอนแตกตัวเป็นโปรตอนและนิวตรอน แสดงให้เห็นว่าเราสามารถค านวณหา
พลังงานยึดเหนี่ยวได้จากส่วนพร่องมวล
ในทางกลับกันนักวิทยาศาสตร์ได้พบว่า ถ้ายิงนิวตรอนไปชนนิวเคลียสของไฮโดรเจน จะได้ดิวเทอรอน

และรังสีแกมมาที่มีพลังงาน 2.2 MeV ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า พลังงานที่ให้ให้ดิวเทอรอนแตกตัวเป็น

่
ดิวเทอรอน มีค่าเทากับพลังงานที่ปล่อยออกทา เมื่อโปรตอนกับนิวตรอนรวมตัวกันเป็นดิวเทอรอน ผลการ
ทดลองทั้งสองนี้สนับสนุนความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับพลังงานของไอน์สไตน์

ในการค านวณหาส่วนพร่องมวลหรือพลังงานยึดเหนี่ยวของธาตุต่างๆ ค านวณโดยใช้มวลอะตอมของ

ของธาตุแทนมวลของนิวเคลียส และใช้มวลอะตอมของไฮโดรเจนแทนมวลของโปรตอนเป็นผลให้มวล
อิเล็กตรอนถูกหักล้างไป เช่น ในกรณีคาร์บอน-12 ซึ่งอะตอมของธาตุประกอบด้วยโปรตอน 6 ตัว อิเล็กตรอน

6 ตัว และนิวตรอน 6 ตัว ผลรวมของมวลองค์ประกอบของคาร์บอนของคาร์บอน-12 หาได้จากผลรวมของ
มวลอะตอมของไฮโดรเจน 6 ตัว กับมวลของนิวตรอน 6 ตัว ดังนี้

มวลอะตอมของไฮโดรเจน มีค่า 1.007825u

มวลนิวตรอน มีค่า 1.008665u
มวลองค์ประกอบของคาร์บอน-12

= มวลนิวคลีออน + มวลอิเล็กตรอน
= (มวลโปรตอน 6 ตัว + มวลนิวตรอน 6 ตัว) + มวลอิเล็กตรอน 6 ตัว

= (มวลโปรตอน 6 ตัว + มวลอิเล็กตรอน 6 ตัว) + มวลนิวตรอน 6 ตัว

= มวลอะตอมไฮโดรเจน 6 ตัว + มวลนิวตรอน 6 ตัว
= (6)(1.007825u) + (6)(1.008665u)

= 12.098940u

มวลอะตอมของคาร์บอน-12 มีค่า 12.000000u
ดังนั้น ส่วนพร่องมวลของคาร์บอน-12

∆ = (มวลองค์ประกอบของคาร์บอน-12) - (มวลอะตอมของคาร์บอน-12)
= 12.098949u + 12.000000u

= 0.098940 u

พลังงานที่เทียบกับมวลที่หายไป คือ พลังงานยึดเหนี่ยว