Page 785 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada
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766        Capítulo 39   La física  nuclear y el  núcleo

                              Defecto de masa y energía de enlace

                              Uno de los hechos sorprendentes que es posible demostrar con un espectrómetro de masas es
                              que la masa de un núcleo no es exactamente igual a la suma de las masas de  sus nucleones.
                              Consideremos,  por ejemplo,  el  átomo  de  helio  ÍHe,  que  tiene  dos  electrones  alrededor  del
                              núcleo, el cual contiene dos protones y dos neutrones. La masa atómica se busca en la tabla
                              periódica y es de 4.0026 u.
                                  Ahora hay que comparar este valor con la masa de todas las partículas individuales que
                              forman el átomo:
                                                      2p  =  2(1.007276 u)  =  2.014552 u
                                                      2n  =  2(1.008665 u)  =  2.017330 u
                                                       2e  =  2(0.00055 u)  =  0.001100 u
                                                              Masa total  =  4.032982 u
                                  La  masa  de  las  partes  (4.0330  u)  es  aparentemente  mayor  que  la  masa  del  átomo
                              (4.0026 u).
                                                                  =  4.0330 u  -   4.0026 u
                                                                  =  0.0304 u
                                  Cuando  se  unen  los  protones  y  los  neutrones  para formar  un  núcleo  de  helio,  la masa
                              disminuye durante el proceso. Esta diferencia se llama defecto de masa.  Se puede demostrar
                              que el defecto de masa existe para los átomos de todos los elementos.
                                 El  defecto de  masa se define como  la diferencia entre  la  masa  en  reposo de un
                                 núcleo y  la  suma  de  las masas  en  reposo  de  los nucleones  que  lo forman.

                                  Hemos visto a partir de los trabajos de Einstein que la masa y la energía son equivalentes.
                              Por tanto, podemos suponer que la masa disminuye al unirse los nucleones y da por resultado
                              una disminución en la energía. Puesto que la energía se conserva, una disminución de energía
                              del sistema significa que debe liberarse energía al unirse el sistema. En el caso del helio, esta
                              energía podría provenir de una masa de 0.0304 u y sería igual a
                                                                     931  MeV
                                                 E  =  me2  =  (0.0304 u)------------ =  28.3 MeV
                                                                        1  u
                                  A la energía total que debería liberarse si en efecto pudiéramos construir un núcleo a par­
                              tir de protones y neutrones se le conoce como energía de enlace del núcleo. Como ya hemos
                              visto, la energía de enlace del iHe es 28.3 MeV, lo cual se ilustra en la figura 39.3a.
                                  También  se puede invertir el proceso  anterior y enunciar que la energía de enlace es la
                              energía requerida para romper el núcleo y separarlo en las partículas que lo integran.






















                                                (a)  28.3 MeV emitidos         (b)  28.3 MeV absorbidos
                              Figura  39.3  (a) Cuando dos protones y dos neutrones se fusionan para formar un núcleo de helio, se libera
                              energía, (b) La misma cantidad de energía se requiere para separar el núcleo en los nucleones que lo forman.
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