La descomposición del tritio es espontánea incluso si la energía de enlace del tritio es mayor que la energía de enlace del 3He. ¿Por qué?

Dada esta reacción nuclear:

1 3 H → 2 3 H mi + mi − + v ¯

y conociendo las energías de enlace:

B mi ( 1 3 H ) = 8.48 METRO mi V

B mi ( 2 3 H mi ) = 7.72 METRO mi V

Si calculo el defecto de masa (obviamente considerando las energías de enlace en el cálculo de masa) obtengo un valor positivo:

METRO ( 1 3 H ) C 2 = 2809.08 METRO mi V > METRO ( 2 3 H mi ) C 2 + METRO ( mi − ) C 2 = 2808.991 METRO mi V

como se esperaba para un decaimiento espontáneo. Teniendo en cuenta las energías vinculantes que he escrito anteriormente, espero que el 3 H ser más estable que 2 3 H mi .

Mi pregunta es: ¿por qué se produce este decaimiento?

Respuestas (4)

La energía de enlace simplemente no es la métrica correcta (porque se calcula desde diferentes puntos de partida debido a las diferentes masas de los nucleones constituyentes).

La energía adecuada (también conocida como masa) de los estados es la métrica correcta.

Wolfram Alpha da a las masas como

METRO T = 2809.432 METRO mi V
METRO 3 H mi = 2809.413 METRO mi V

En otras palabras, hay alrededor de 19 keV en este decaimiento.

Esto es perfecto. El punto es que las masas de los átomos incluyen los electrones, por lo que la descomposición es favorable desde el punto de vista de la energía.

La energía de enlace no es el único factor que afecta la estabilidad de los núcleos.

unión nuclear

También depende de si el núcleo es rico en protones o en neutrones.

Mira la curva de estabilidad de los isótopos :

isótopos

Vidas medias de isótopos. Tenga en cuenta que la gráfica de isótopos estables diverge de la línea Z = N a medida que el número de elemento Z se hace más grande

El tritio es rico en neutrones y esto da una ventana de probabilidad para que uno de los neutrones se desintegre.

He3 es rico en protones y es un isótopo estable, porque el único neutrón que juega a la pelota con los protones cargados logra permanecer en la línea de estabilidad. Al final es un hecho observacional. Sólo podría volver a tritio por captura de electrones y las energías de enlace no lo permiten, ya que los protones no se desintegran.

Esta respuesta es incorrecta porque confunde causa y efecto. Que un núcleo sea rico en neutrones o en protones es un efecto de si su masa total en reposo es mayor o menor que la de sus vecinos con diferentes A . Lo siento, ana v.
@rob charge no es parte del balance de masa. Es el efecto del exceso de carga, en números, lo que hace que la inestabilidad de los ricos en protones y neutrones tenga una mayor probabilidad de desintegración debido a la gran cantidad de neutrones, no la masa más grande, independientemente del número de bariones o la carga. Creo que estas equivocado. No es solo A y esto se puede ver en la figura que publiqué. El efecto es la energía de enlace por nucleón.
La energía de enlace por nucleón es una cantidad derivada y una pista falsa aquí. Como publicó Caos, el tritio tiene B mi / A = 8.5 / 3 MeV, mientras que el helio-3 tiene B mi / A = 7.7 / 3 MeV: a diferencia de la mayoría de las desintegraciones (¿todas las demás?), el padre está más unido que la hija. Sin embargo, la masa total es tan pequeña que la diferencia de masa neutrón-protón importa. El helio-3 es exactamente uno de los dos núcleos estables con Z > norte (siendo el otro hidrógeno-1); es engañoso presentar su estabilidad como un ejemplo de una regla general.
@rob Sí, esta es una feliz excepción de las condiciones de contorno. Pero son las condiciones de contorno las que determinan los niveles de energía, y el número de cargas y el número de neutrones son parte de las condiciones de contorno si se quiere resolver el problema. La estabilidad general depende de estas condiciones de contorno, ya que hay muchos isótopos para el mismo A que son inestables tanto ricos en protones como en neutrones. No creo que sea engañoso señalar la regla general cuando se discute un caso particular que cae en la regla de Ricitos de Oro ("justo" para la estabilidad).

No revisé sus cálculos de defectos de masa, pero, en lo que respecta a la energía de enlace, se define como "la energía requerida para desmontar un sistema completo en partes separadas" ( http://en.wikipedia.org/wiki/ Binding_energy ). Entonces supongo que la energía de enlace del tritio es la energía requerida para desarmarlo en dos neutrones y un protón, mientras que la energía de enlace del helio-3 es la energía requerida para desarmarlo en un neutrón y dos protones, pero un neutrón es más pesado. que un protón, así que supongo que la masa del tritio es mayor que la del helio-3, aunque su energía de enlace es mayor.

¡Todas las partes deben ser felicitadas por hacer una pregunta tan 'clave' y explorar respuestas con respecto a la 'energía de enlace' calculada 'convencionalmente' de H-3 y He-3 y la estabilidad de cada uno!

Sugiero (como Sears & Zemansky ilustrado en su libro de texto de 'Física universitaria' estándar, muy usado) que H-1, la masa neutra del átomo de Bohr, y específicamente su masa 'u', se use como el ingrediente inicial para imaginar la construcción de núcleos finales. , en los cálculos de energía de fusión, independientemente de si es He-4 (comenzando con 4 átomos de Bohr), ---- o He-3 o H-3 (comenzando con 3 masas de átomos de Bohr para cada uno de ellos también)! ((En última instancia, el Sol, resultados netos, construye He-4 con (4) átomos H-1 Bohr.))

¡El problema básico (falla menor) es comenzar con el neutrón libre inestable en los cálculos para construir hacia 'neutrones dentro' del núcleo del producto final! Eso 'microgestiona' el 'microsistema', y es como darle a un caballo cuyo cuerpo tiende a no absorber carga estática, y una ventaja injusta. El neutrón libre es una "partícula" propensa a la descomposición y no es ideal para empezar como ingrediente básico de materia prima inicial . El uso de una 'masa de neutrones libre' en algunos 'cálculos de energía de enlace' podría conducir a resultados útiles, pero en algunos casos genera grandes problemas.

Tal vez sea solo yo, pero me gustaría ver al menos el esquema de los cálculos. No creo que volver al modelo de Bohr sea tan informativo aquí.
Tampoco es tu la masa de un 1 H . Es la doceava parte de la masa de un 12 C .
La descomposición del tritio es espontánea incluso si la energía de enlace del tritio es mayor que la energía de enlace del 3He. ¿Por qué?
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