¿Por qué el núcleo de un átomo tiene menos masa que la suma de sus protones y neutrones?

Porque, como describe la teoría de Einstein, la energía y la masa son interconvertibles. Los constituyentes del núcleo no se pueden separar de forma gratuita, ¡debes gastar algo de energía porque a los protones / neutrones les gusta unirse! Por el contrario, cuando estos componentes se unen, pierden energía en forma de radiación, lo que disminuye la masa de los componentes unidos, esta energía es exactamente la llamada energía de unión del núcleo.

Al contrario de lo que algunos sugieren, el núcleo probablemente está compuesto de protones y neutrones, PERO tienen una energía de unión. Ahora, la energía de enlace es negativa. Puede ver esto si considera que si quisiera dividir el núcleo en la suma de sus partes, tendría que gastar una gran cantidad de energía para hacerlo. debido a que la energía de enlace es negativa, si escribe E = mc ^ 2 y E es negativo, entonces m también debe ser negativo porque c ^ 2 no puede serlo. Si m relacionada con la energía de unión es negativa, entonces, forzosamente, se resta de la suma de la masa positiva, y el núcleo termina más claro.

Creo que la mejor manera de pensar en esto es en términos de conservación de la energía. El núcleo es un estado unido donde los nucleones (protones y neutrones) están unidos por un efecto residual de la fuerza nuclear fuerte. Las partículas que están en un estado unido están en un estado de energía más bajo que las partículas “libres”. Si lo piensa, este es el caso de cualquier sistema físico. Una sonda espacial que se dirige hacia uno de los planetas exteriores del sistema solar claramente tiene más energía que una sonda idéntica que se encuentra en la superficie de la Tierra, es decir, gravitacionalmente unida a la Tierra. Ahora, lo que hace que la situación con el núcleo sea tan interesante es que tenemos la fuerza nuclear fuerte como fuerza vinculante aquí, que es, con mucho, la más fuerte de las fuerzas fundamentales conocidas. Para estar unido, el nucleón debe tener una energía más baja que un nucleón libre. Sin embargo, dado que la fuerza nuclear fuerte es tan poderosa, ese estado de energía más bajo se manifiesta como una reducción en la masa en reposo del nucleón como se expresa por la ecuación relativista especial para la masa en reposo, E = mc ^ 2.

La pregunta ha sido bastante bien respondida por otros, por lo que agregaré un poco que aprendí ayer hablando con un chico que investiga en cosmología.

Dijo que la temperatura actual del fondo cósmico de microondas (3 kelvin) es un poco más cálida de lo que se esperaría por la expansión cósmica del universo, y la temperatura ligeramente más cálida se debe a la energía liberada cuando el hidrógeno comenzó a fusionarse en un lugar más pesado. elementos. En otras palabras, aquí es donde se fue la “energía de unión”. Bastante interesante.

Por el contrario, dijo, si alguna vez pudiéramos detectar los neutrinos que se liberaron cuando las fuerzas eléctricas y débiles rompieron la simetría, en una era un poco más temprana que cuando el CMB se desacoplaba, deberíamos ver que su temperatura es de aproximadamente 1 kelvin desde no se habrían calentado debido a la nucleosíntesis.

Una vista alternativa: los núcleos atómicos (excepto el hidrógeno) están formados por deuterones. Actualmente, cada deuterón se cuenta como un protón + un neutrón. Los núcleos de átomos más grandes pueden contener neutrones para llenar espacios vacíos o como peso de equilibrio que proporciona estabilidad durante el movimiento de rotación. Ver: ‘MATERIA (reexaminada)’.

Los deuterones son partículas de materia 3D estructuradas. Están formados por partículas de materia 3D primarias. Bajo presión externa, una partícula primaria de materia 3D aumenta de tamaño y descarta parte de su contenido de materia 3D. El ensamblaje de partículas de materia 3D primarias aumenta la presión externa sobre los miembros del grupo. El grupo de número de partículas de materia 3D primarias en un espacio proporciona una mayor presión externa sobre las partículas de materia 3D primarias en el grupo. Por lo tanto, las partículas de materia 3D primarias en cualquier grupo tienen menos contenido de materia 3D que cuando existen solas. El contenido total de materia 3D (masa) de un deuterón es menor que el contenido total de materia 3D (masa) de sus partículas de materia 3D primarias constituyentes, medidas individualmente. Esto se aplica no solo a los deuterones sino también a todos los macro cuerpos. Por lo tanto, el núcleo tiene menos contenido de materia 3D (masa) que la suma total de contenido de materia 3D (masas) de sus componentes, medidos individualmente. Ver: http://www.matterdoc.info

Recordemos la famosa ecuación de Einstein, E = m (c ^ 2)? ¿Qué interpretas de la ecuación? Se podría decir que significa que la masa se puede convertir en energía, lo cual está mal.

La interpretación adecuada de la ecuación es que toda la energía presente dentro de un cuerpo contribuye a su masa. Totaliza toda la energía, divide entre c ^ 2 y esa es la cantidad de masa extra que obtienes. Ahora, dado que c ^ 2 es extremadamente grande, del orden de 16, la masa extra es increíblemente pequeña para que podamos notar la vida cotidiana.

Toda la energía presente contribuye a la masa extra. Incluyendo energía potencial. Es importante destacar que la energía potencial puede ser negativa. Entonces la masa extra no es necesariamente positiva.

Eso es lo que sucede dentro de un núcleo. Dos protones a una distancia infinita tienen cero potencial. Cuando los acercas, la energía potencial del sistema disminuye. Como la energía potencial inicial era cero, la nueva energía potencial se vuelve negativa. Más cerca de las dos partículas, más negativo se vuelve.

Dentro de un núcleo, hay muchos protones y neutrones. La energía potencial combinada del sistema es negativa. Esta energía negativa dividida por c ^ 2 contribuye a la masa del núcleo.

Masa del núcleo = Masa de protones + Masa de neutrones + Masa extra debido a la energía

Esta masa extra reduce la masa del núcleo ya que es negativa.

La respuesta es muy simple, cuando los nucleones (protones y neutrones) están unidos dentro del núcleo como sus constituyentes, la energía tiene que gastarse en eso, se llama energía de unión, esta energía de unión es parte de sus masas, según Einstein. fórmula famosa E = MC ^ 2, donde C es la velocidad de la luz. También se sabe que la energía de unión por neuclón en promedio es de aproximadamente 8 Mev / neucleón. Por lo tanto, la masa del núcleo es la continuación de la suma de los protones y los neutrones se acumulan después de gastar esta energía de enlace, que es equivalente a la diferencia entre la suma de sus masas libres y la masa del núcleo. Sobre esta base, se calcula la energía de fisión nuclear, por ejemplo, y la energía de fusión nuclear también.

Hay algo en la física atómica conocido como ‘energía de unión’. A nivel atómico, masa y energía son algo intercambiables. Para mantener unidos los protones y los neutrones de un átomo, se necesita energía para evitar que las cargas de protones se repitan entre sí. Esta energía es la energía de unión, en la cual los protones y neutrones liberan una cierta cantidad de energía de masa para mantener unidos los núcleos. Esto resulta en un déficit de masa, o ‘defecto de masa’ como se le llama comúnmente, donde algunos de los nucleones dentro del átomo pierden masa para convertirse en energía para mantener los núcleos unidos.

Porque en el proceso de organizar el núcleo de la manera que es, la masa disminuye en un factor de (E / c2) donde E es la suma de la energía potencial y cinética del sistema (que resulta ser negativa debido a que la energía potencial es más negativo que la energía cinética positiva).
Como resultado, la suma de masas de constituyentes individuales de cualquier objeto no es igual a la masa del objeto.
Lo que medimos a escala no es solo materia, sino que también incluye el contenido de energía (energía interna, etc.).

Según MC Physics, la pérdida de masa que ocurre durante todas las uniones de carga para formar materia proviene de 2 causas:

1. Hay una conversión de energía de unión a la fuerza de carga eléctrica que ocurre en el proceso de unión que convierte la energía cinética relativista separada de cada componente en una energía potencial de carga eléctrica común, muy fuerte, cercana incluso ‘conmovedora’ entre las cargas constituyentes básicas en quarks y protones, cada uno ahora con movimiento mínimo y KE. Eso produce una pérdida de masa relativista.
2. La emisión de cargas / masas no esenciales como radiación de esa estructura muy densa y fuerte formada.

Se puede encontrar más información sobre la formación de materia de MC Physics en: “Modelo de física de MC de partículas subatómicas utilizando monocargas”, http://viXra.org/pdf/1611.0080v1.pdf

No es posible. El problema es la definición de masa. La masa es un concepto relacionado con la atracción atómica. Por lo tanto, si no está hablando de átomos que atraen a otros átomos, no tiene por qué usar la medida llamada masa. Los matemáticos del CERN todavía no han descubierto esto.

Espero que entiendas, lo tengo muy simple.
Ver núcleo está compuesto de protones y neutrones. Y tiene una energía de unión que mantiene unido al núcleo. Si se le proporciona tanta energía, se dividirá en componentes. Debe estar familiarizado con la ecuación de energía de masa de Einstiens … E = mc2 , que representa que la masa y la energía son interconvertibles. Por lo tanto, la diferencia en la masa de nucleón y (protón + neutrón) llamada como defecto de masa es la razón de la energía de unión nuclear. En realidad, la masa que se perdió porque se convirtió en energía en el momento de la formación del núcleo.

Debido a un fenómeno conocido como defecto de masa

En esta diferencia de masas está la cantidad de energía requerida para mantener unidos los neutrones y los protones.

La fórmula del defecto de masa viene dada por

¿Cuál es la fórmula para el defecto de masa?

La masa faltante se utiliza como fuente de energía para mantener unidos los protones y los neutrones. Este es un ejemplo directo sobre la utilización de la gran ecuación de Einstein de energía equivalente en masa E = mc ^ 2.

La masa y la energía son equivalentes, así que reemplace la masa en su pregunta con energía, notará que su pregunta significa que falta algo de energía y eso se debe a que se ha utilizado para unir a los protones que se repelen entre sí en el núcleo y esta energía se llama energía de unión .

Lea esto: https://en.wikipedia.org/wiki/Bi …
Espero que esto tenga sentido.

Parte de la masa “desaparece por el agujero del conejo” de energía potencial negativa debido a la fuerte fuerza de unión entre los nucleones.

Debe leer acerca de la fórmula de masa semiempírica los cinco términos de la fórmula de masa semiempírica que contiene tres términos, es decir, término de superficie, término de culombio y término asimétrico que reduce la masa total del núcleo.

Espero tener razón.

Supongamos que tenemos algunos protones y neutrones.

Los protones están cargados positivamente y para que puedan acercarse a un punto donde las fuerzas repulsivas electrostáticas son menos dominantes y las fuerzas nucleares atractivas pueden entrar en juego, tenemos que gastar algo de ENERGÍA.

Esta energía proviene de la famosa ecuación E = M * (C ^ 2).

Por lo tanto, parte de la masa se convierte en energía que proporciona energía suficiente para la unión de los nucleones.

Tienes que dar cuenta de la atmósfera, por así decirlo … donde los Electrones, aparentemente (tengo mis propias teorías sobre eso … pero ese soy yo) viven y respiran. Además, la masa es inercial y la inercia es menor, y menor en el punto central. Se necesita energía para estar más lejos del centro.