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A fórmula do defeito de massa é: Δm = (Z · m_p + N · m_n) − m_núcleo, onde Z é o número de prótons, N é o número de nêutrons, m_p é a massa do próton (1,007276 u), m_n é a massa do nêutron (1,008665 u) e m_núcleo é a massa nuclear medida experimentalmente. Para o hélio-4, que tem 2 prótons e 2 nêutrons, a soma das massas individuais dos nucleons é (2 × 1,007276 + 2 × 1,008665) = 4,031882 u, enquanto a massa real do núcleo de hélio-4 é 4,001505 u, dando um defeito de massa de aproximadamente 0,030377 u.
Essa massa 'perdida' de 0,030377 u para o hélio-4 corresponde a cerca de 28,3 MeV de energia de ligação quando convertida usando o fator 1 u = 931,5 MeV/c². Essa energia foi liberada quando o núcleo de hélio-4 se formou a partir de seus nucleons constituintes, e é exatamente a quantidade de energia que seria necessária para desmontar completamente o núcleo em prótons e nêutrons livres. Quanto maior o defeito de massa por nucleon, mais fortemente ligado e estável é o núcleo. O ferro-56 tem um dos maiores defeitos de massa por nucleon, tornando-o um dos núcleos mais estáveis existentes.
Os valores do defeito de massa são pequenas frações de unidades de massa atômica, portanto são necessárias medidas de alta precisão. Os físicos nucleares usam dispositivos como armadilhas de Penning e anéis de armazenamento para medir massas nucleares com incertezas tão pequenas quanto algumas partes por bilhão. Essas medidas precisas são compiladas em tabelas de massas nucleares como a Avaliação de Massas Atômicas (AME), que é atualizada periodicamente e serve como referência para todos os cálculos de física nuclear. Os cálculos de defeito de massa são cruciais para prever a energia liberada em reações nucleares, projetar reatores nucleares e entender a nucleossíntese estelar.
Isotopes, atomic mass, mass number, neutrons, and nuclear binding energy
Explore CategoryO defeito de massa é a diferença entre a massa total de prótons e nêutrons individuais não ligados e a massa real do núcleo montado. Representa a massa que foi convertida em energia de ligação quando o núcleo se formou.
O defeito de massa do hélio-4 é aproximadamente 0,030377 u. Isso corresponde a uma energia de ligação de cerca de 28,3 MeV, calculada usando a conversão 1 u = 931,5 MeV/c².
Para que um núcleo seja estável, energia deve ter sido liberada quando ele se formou, o que significa que o núcleo deve ser mais leve do que seus componentes. Um defeito de massa negativo implicaria que o núcleo tem mais massa do que suas partes, o que é fisicamente impossível para um estado ligado.
A massa de repouso do próton é 1,007276 u (938,272 MeV/c²) e a do nêutron é 1,008665 u (939,565 MeV/c²). Note que os nêutrons são ligeiramente mais pesados do que os prótons.
Um maior defeito de massa por nucleon indica um núcleo mais fortemente ligado e estável. Os núcleos próximos ao ferro-56 têm o maior defeito de massa por nucleon, enquanto núcleos muito leves e muito pesados têm valores menores, tornando-os menos estáveis.