Почему возникает дефект массы или на что затрачивается энергия эквивалентная дефекту массы
Понятие дефекта массы своим "возникновением" обязано модели нуклонного строения атомных ядер.
В рамках этой модели (объединяющей воедино протоны с нейтронами), вводится понятие усредненной массы нуклида, как 1/12 от массы нуклида \(_{~~6}^{12}C\), получившее прозвище атомной единицы массы. Так, массу любого нуклида предлагается рассчитывать по массовому числу \(A=P+N\) (как сумме протонов: \( P \) и нейтронов: \( N\) в составе этого нуклида) следующим образом: \[M_A=A\cdot {M(_{~~6}^{12}C)\over 12}= A\cdot 931.5\] И этот нуклонный расчет всегда имел расхождение с реальной массой: \( M \). Причем, как в бóльшую, так и в меньшую сторону. \[M-M_A=\delta m\]Именно эта (нерегулярная) ошибка в расчетах (\(\delta m\)) и получила звучное (но ничего не объясняющее) название «дефекта массы». И если бы, в свое время, договорились в качестве атомной массы брать...
не 1/12 часть массы нуклида \(_{~~6}^{12}C\approx 931.5\) МэВ/с
2а, скажем, 1/14 часть массы нуклида \(_{~~7}^{14}N\)…
...то и дефекты масс всех нуклидов (\(\delta m\)) оказались бы совершенно другими. И, таким образом,
"величина дефекта массы" – есть величина УСЛОВНАЯ (обусловленная произвольным выбором величины атомной единицы массы) и потому ничего реально собою не означающаяА стало быть, РЕАЛЬНО "энергия, эквивалентная дефекту массы, ни на что затрачиваться не может". Другими словами, "дефект массы" – есть расчетная ошибка неправильной модели строения атомных ядер. Ибо, правильная модель обязана давать расчетное значение массы нуклидов, в точности соответствующее их реальной массе.
Безо всяких там, нелепых дефектов.
И для этих целей (для описания "затрат энергии" в ядерных реакциях) было введено более реалистическое понятие, названное "
энергией связи" (\(E_{св}\)), которая оперирует уже не обобщением массы абстрактного нуклона (931,5 МэВ/с
2), а конкретными массами протона (938,3 МэВ/с
2) и нейтрона (939,6 МэВ/с
2), рассматриваемых по отдельности. И потому величина энергии связи всегда строго отрицательна: \[ E_{св} = (M - (P \cdot 938.3 + N \cdot 939.6) ) c^2\] В общем случае определяется разница массы микрочастицы с массами ее составных частей, находящихся в свободном состоянии.
К примеру, масса атома водорода: (\(M_H\)) на 13,6 эВ/с
2 меньше суммарной массы протона: (\(m_p\)) и вращающегося вокруг него электрона: (\(m_e\)). Что "описывает затраты энергии" на обеспечение стабильности (в рамках закона сохранения энергии) атома водорода в виде:\[ E_{св} = (M_H - (m_p + m_e) ) c^2=-13,6 ~eV\]