Il difetto di massa nel nucleo atomico

Il difetto di massa è la perdita di massa dei nucleoni quando sono aggregati nel nucleo atomico. La somma delle masse dei nucleoni è maggiore della massa del nucleo atomico.

    Qual è l'origine del difetto di massa

    Il nucleo atomico è composto da particelle subatomiche dette nucleoni ( protoni e neutroni ). I nucleoni sono tenuti insieme da una forza nucleare molto intensa detta energia di legame ( forza nucleare ).

    Nota. Per separare i nucleoni dal nucleo è necessario impiegare una quantità di energia che sia almeno superiore (E) all'energia di legame.

    Nel 1905, Albert Einstein, nella sua teoria della relatività ristretta, stabilì una relazione tra massa (m) ed energia (E), espressa dalla famosa equazione

    E = m·c2

    Questa relazione generale tra massa ed energia si applica anche ai nuclei atomici.

    Secondo questa equazione, quando due nucleoni formano un nucleo atomico, una parte della loro massa ( -Δm ) deve trasformarsi in energia di legame ( +ΔE ).

    ΔE = Δm·c2

    In caso contrario, non potrebbero aggregarsi e non si formerebbe alcun nucleo. Non ci sarebbe sufficiente energia per tenere uniti i nucleoni nel nucleo atomico.

    il difetto di massa nel nucleo atomico

    Nota. Se non ci fosse la forza nucleare i nucleoni con la stessa carica elettronica ( protoni ) si respingerebbero a causa dell'effetto coulombiano.

    Pertanto, nel nucleo di un atomo i nucleoni hanno una massa inferiore rispetto allo stato che avrebbero all'esterno, quando sono isolati al di fuori del nucleo.

    In conclusione, la massa mancante dei nucleoni è l'energia che li lega insieme nel nucleo atomico.

    Questo spiega la perdita e il difetto di massa del nucleo atomico.

    Note a margine

    Alcune note interessanti sul difetto di massa:

    • Einstein formulò la famosa equazione E=mc2 nel 1905, all'interno della teoria della relatività ristretta. A quell'epoca, la struttura del nucleo atomico non era ancora conosciuta: i protoni furono scoperti da Rutherford nel 1919 e i neutroni da Chadwick nel 1932. Quindi, nel 1905, Einstein non aveva idea della costituzione del nucleo atomico, né tantomeno del difetto di massa legato all'energia di legame nucleare.
    • L'equazione di Einstein E=mc2 si applica a qualsiasi sistema in cui massa ed energia siano legate, ma non è stata inizialmente formulata in relazione alla struttura dei nuclei atomici o all'energia di legame. Solo successivamente, quando la fisica nucleare si sviluppò, si scoprì che questa equazione descriveva anche il difetto di massa nei nuclei atomici.

    Pertanto, il difetto di massa fu inizialmente dedotto su base teorica e solo dopo molti anni di ricerca sperimentale venne confermato come una realtà fisica. 

    E così via.

     


     

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