Fysiikka 8: luku 4.2 Ydinvoima

 
 

Auringon energiantuotanto perustuu fuusioon. Fuusiossa kevyet ytimet pääsevät niin lähelle toisiaan, että vahva vuorovaikutus sitoo ne yhdeksi ytimeksi. Vahva vuorovaikutus tapahtuu ytimessä protonien ja neutronien rakenneosasten, kvarkkien, välillä. Sen välittäjiä kutsutaan gluoneiksi. Vahva vuorovaikutus on yksi neljästä perusvuorovaikutuksesta. Muut perusvuorovaikutukset ovat heikko vuorovaikutus, sähkömagneettinen vuorovaikutus ja gravitaatiovuorovaikutus. s

Kvarkeilla on niiden sähkövarauksen lisäksi myös värivaraus (tai väri). Vahva vuorovaikutus ilmenee värivarauksellisten hiukkasten välillä vaikuttavana voimana, ns. vahvana voimana, joka sitoo kvarkit toisiinsa.

Ydinvoimaksi kutsutaan nukleonien välistä voimaa, joka on vahvan vuorovaikutuksen aiheuttama. Vahva vuorovaikutus tapahtuu kvarkkien välillä. Ydinvoiman kantama on lyhyt, noin 2 fm. Ydinvoima on voimakas hylkimisvoima.

Atomimassayksikkö

Koska atomien massat ovat hyvin pieniä, ydinfysiikassa atomin massan yksikkönä käytetään yleensä atomimassayksikköä (1 u). Määritelmän mukaan atomimassayksikkö on kahdestoistaosa ¹²₆C –isotoopin atomin massasta. Tasan 12 grammaa tätä hiili-isotooppia sisältää 1 moolin verran hiiltä, ja 1 mooli sisältää Avogadron luvun N_A ilmoittaman määrän hiiliatomeja.

Massa ja energia

Sisäinen energia on aineen massaan sisältyvää energiaa. Massa on yksi sidotun energian muoto. Massaan m sisältyy sisäinen energia

E = mc²

jossa c on valon nopeus TYHJIÖSSÄ!

Atomimassayksikön 1 u suuruista massaa vastaa likimain energia 931,49 MeV eli 1 u ≈ 931,49 MeV/c²