النواة

9-1 النواة

The Nucleus

---

تجربة استهلالية

كيف يمكنك عمل نموذج للنواة؟

سؤال التجربة

فيم تتشابه القوة التي يؤثر بها شريط ذو وجهين لاصقين مع القوة النووية القوية؟

الخطوات

• غلف الأوجه الخارجية لـ (3-9) أقراص مغناطيسية باستخدام الشريط اللاصق ذي الوجهين، ثم كرر الشيء نفسه لـ (3-9) أقراص من الخشب أو الألومنيوم مماثلة لها في الحجم. تمثل المغانط البروتونات، وتمثل الأقراص الأخرى النيوترونات.

• رتب المغانط بحيث تكون أقطابها الشمالية متقابلة.

• صف القوة المؤثرة في بروتون في أثناء تقريبه من بروتون آخر حتى يتلامسا.

• صف القوة المؤثرة في نيوترون في أثناء تقريبه من نيوترون آخر أو من بروتون حتى يتلامسا.

التحليل

تهبط القوة النووية القوية إلى الصفر عندما يبتعد مركزا النيوكليونين أحدهما عن الآخر مسافة تزيد على نصفي قطريهما. كيف يمكن مقارنة ذلك مع مدى قوة الشريط اللاصق؟

القوة النووية متساوية لكل من النيوترونات والبروتونات. هل يصف هذا المثال ما يحدث في النواة؟

التفكير الناقد

تحتوي النواة المستقرة عادة على عدد من النيوترونات يزيد على عدد البروتونات. لماذا يسلك هذا المثال الطريقة نفسها التي تحدث داخل النواة؟

---

9-1 النواة

The Nucleus

لم يثبت العالم إرنست رذرفورد وجود النواة فقط، بل أجرى أيضًا بعض التجارب المبكرة بهدف اكتشاف تركيبها. من الأهمية أن تدرك أن تجارب رذرفورد والتجارب التي أجراها العلماء بعده لم يتم فيها مراقبة الذرة مباشرة؛ فقد تم استخلاص الاستنتاجات من المشاهدات التي توصل إليها الباحثون.

تذكر أن فريق رذرفورد أجرى بعناية قياسات دقيقة لانحراف جسيمات ألفا عندما اصطدمت بشريحة الذهب. ويمكن تفسير هذه الانحرافات إذا كان معظم حجم الذرة فراغًا. وقد أظهرت التجارب كذلك أن الذرة تحتوي على مركز صغير جدًا ذي كثافة كبيرة وشحنة موجبة تتركز فيه كتلة الذرة، ومحاط بإلكترونات مهملة الكتلة تقريبًا.

بعد أن اكتشف العالم بيكرل عام (1896m) النشاط الإشعاعي اتجه البحث إلى التأثيرات الناتجة عن اضمحلال النواة نتيجة التحلل الإشعاعي الطبيعي.

ثم اكتشف كل من ماري وبيير كوري عنصرًا جديدًا، الراديوم، وجعلا منه عنصرًا متوافرًا للباحثين في كافة أنحاء العالم؛ مما أثرى دراسة النشاط الإشعاعي. ثم اكتشف العلماء إمكانية تحويل نوع من الذرات إلى نوع آخر من خلال النشاط الإشعاعي، ومن ثم فلا بد أن الذرات تتكون من أجزاء أصغر.

ثم استخدم كل من إرنست رذرفورد وفريدرك سودي النشاط الإشعاعي لدراسة مركز الذرة، النواة.

---

الأهداف

• تحدد عدد النيوترونات والبروتونات في النواة.
• تعرف طاقة الربط النووية للنواة.
• تربط الطاقة الناتجة عن التفاعل النووي مع التغير في طاقة الربط النووية في أثناء التفاعل.

المفردات

• العدد الذري.
• وحدة الكتل الذرية.
• العدد الكتلي.
• النويدة، نواة النظير.
• القوة النووية القوية.
• النيوكليونات.
• طاقة الربط النووية.
• فرق الكتلة.

---

وصف النواة

Description of Nucleus

هل تتكون النواة من جسيمات مشحونة بشحنة موجبة فقط؟ بداية تم تعرف كتلة النواة، وحقيقة أن شحنتها موجبة فقط. كما عرف مقدار شحنة النواة نتيجة تجارب تشتت الأشعة السينية التي أجراها هنري موسيل، أحد أعضاء فريق رذرفورد.

وأظهرت النتائج أن البروتونات موجبة الشحنة، وأنها مسؤولة عن نصف كتلة النواة. وافترضت إحدى الفرضيات أن الكتلة الإضافية هي نتيجة لوجود البروتونات، وأن في النواة إلكترونات تقلل من قيمة الشحنة التي لوحظت. ومع ذلك واجهت هذه الفرضية بعض المشكلات الأساسية.

وفي عام (1932m) حل العالم الإنجليزي جيمس شادويك هذه المشكلة عندما اكتشف وجود جسيم متعادل كتلته تساوي كتلة البروتون تقريبًا داخل النواة، عرف بالنيوترون، وهو المسؤول عن الكتلة المفقودة للنواة دون زيادة شحنتها.

كتلة النواة وشحنتها

البروتون هو الجسيم الوحيد المشحون داخل النواة. والعدد الذري (Z) للذرة هو عدد البروتونات. لذا فإن شحنة النواة الكلية تساوي عدد البروتونات مضروبًا في الشحنة الأساسية:

[
Ze = \text{شحنة النواة}
]

ولكل من البروتون والنيوترون، النيوكليونات، كتلة تساوي تقريبًا (1u)، حيث (u) وحدة الكتلة الذرية، وتعادل:

[
1.66 \times 10^{-27}kg
]

وتزيد حوالي (1800) مرة على كتلة الإلكترون.

ولتحديد الكتلة التقريبية للنواة احسب حاصل ضرب مجموع عدد النيوترونات والبروتونات أو العدد الكتلي (A) في وحدة الكتل الذرية (u).

[
\text{كتلة النواة} \cong A(u)
]

حجم النواة

أظهرت نتائج رذرفورد القياسات الأولى لحجم النواة فقط، وجد أن قطر النواة يساوي تقريبًا:

[
10^{-14}m
]

وبذلك يكون للذرة المثالية نصف قطر أكبر (10000) مرة من حجم النواة.

وعلى الرغم من أن النواة تحتوي على كل كتلة الذرة تقريبًا، إلا أنها تشغل حيزًا في الذرة أقل من الحيز الذي تشغله الشمس في النظام الشمسي. والنواة مركزة بطريقة غير متخيلة؛ فكثافتها تقريبًا:

[
1.4 \times 10^{18} kg/m^3
]

فإذا افترضنا أن حجم النواة سنتمتر مكعب واحد فسوف تكون كتلتها بليون طن تقريبًا.

الشكل 9-1

تظهر نويدات الهيدروجين في الشكل (a)، والهيليوم في الشكل (b). لجميع نويدات العنصر العدد نفسه من البروتونات، باللون الأحمر، وعدد مختلف من النيوترونات، باللون الرمادي.

رموز الكتب

يرمز لوحدة الكتل الذرية (atomic\ mass\ unit) في كتاب الفيزياء بالرمز (u)، وبالرمز (amu) في كتاب الكيمياء؛ وكلاهما صحيحان ويعبران عن نفس الوحدة.

---

هل لجميع العناصر العدد الكتلي نفسه؟

Do all elements have the same mass numbers?

بالنظر إلى الجدول الدوري ستلاحظ أن العناصر الأربعة الأولى لها عدد كتلي (A) قريب من العدد الصحيح. على الرغم من أن كتلة البورون:

[
10.81u
]

فلو كانت النواة تتكون من البروتونات والنيوترونات فقط وكانت كتلة كل منها تقريبًا (1u)، فإن الكتلة الكلية لأي ذرة يجب أن تكون عددًا صحيحًا.

إن إشكالية كون الكتل الذرية لا تساوي عددًا صحيحًا تم حله باستخدام جهاز مطياف الكتلة. لقد تعلمت كيف يظهر مطياف الكتلة إمكانية وجود كتل مختلفة لذرات العنصر الواحد.

ففي تحليل عينة نقية من النيون مثلًا لم تظهر بقعة واحدة فقط، بل ظهرت بقعتان على شاشة مطياف الكتلة، وهما ناتجتان عن ذرات نيون مختلفة الكتلة. وقد وجدت ذرة نيون واحدة لها كتلة (20u)، بينما كتلة النوع الثاني (22u).

إن ذرة النيون الطبيعية تحتوي على عشرة بروتونات وعشرة إلكترونات في الذرة، لكن وجد أنه بينما تحتوي أنوية أنواع من ذرات النيون على (10) نيوترونات في كل منها، فإن أنواعًا أخرى تحتوي نواتها على (12) نيوترونًا.

وهذان النوعان من الذرات يسميان نظائر النيون. وتسمى نواة النظير النويدة. وجميع نويدات العنصر لها العدد نفسه من البروتونات، ولكن لها أعدادًا مختلفة من النيوترونات، كما في نويدات الهيدروجين والهيليوم الموضحة في الشكل (9-1).

علمًا بأن جميع نظائر العنصر المتعادل كهربائيًا لها العدد نفسه من الإلكترونات حول النواة، وكذا السلوك الكيميائي.

متوسط الكتلة

الكتلة المقيسة لغاز النيون هي:

[
20.183u
]

وهذا الرقم يعرف بمتوسط كتلة نظائر النيون الموجودة طبيعيًا. وعلى الرغم من أن كتلة ذرة النيون المفردة قريبة من العدد الصحيح لوحدات الكتل، فإن الكتلة الذرية المحسوبة من متوسط الكتل للنيون ليست كذلك.

ولمعظم العناصر أشكال متعددة من النظائر التي تنتج طبيعيًا. وتستخدم كتلة أحد نظائر الكربون، كربون-12، بوصفها وحدة الكتل الذرية؛ فوحدة الكتل الذرية الواحدة (u) تساوي:

[
\frac{1}{12}
]

من كتلة نظير الكربون (12).

ولوصف النظير يستخدم الرمز (Z) المنخفض عن يسار رمز العنصر ليمثل العدد الذري أو الشحنة، بينما يكتب الرمز العلوي (A) عن يسار رمز العنصر أيضًا ليمثل العدد الكتلي، بحيث يأخذ هذا الترميز الشكل:

[
{}^{A}_{Z}X
]

حيث (X) رمز العنصر.

فيكتب الكربون-12 مثلًا:

[
{}^{12}_{6}C
]

ويكتب نظيرا النيون اللذان عددهما الذري (10) في صورة:

[
{}^{20}_{10}Ne
]

و:

[
{}^{22}_{10}Ne
]

---

مسائل تدريبية

• الأعداد الكتلية لنظائر اليورانيوم هي (234)، (235)، و(238). والعدد الذري لليورانيوم هو (92). ما عدد نيوترونات نواة كل نظير؟

• العدد الكتلي لنظير الأكسجين (15). ما عدد نيوترونات نواة هذا النظير؟

• ما عدد نيوترونات نظير الزئبق:

[
{}^{200}_{80}Hg
]

• اكتب رموز نظائر الهيدروجين الثلاثة التي تحتوي على صفر، وواحد، واثنين من النيوترونات.

---

ما الذي يحافظ على نيوكليونات النواة معًا؟

What holds the nucleus together?

تبقى الإلكترونات السالبة الشحنة المحيطة بنواة الذرة الموجبة الشحنة في مكانها بتأثير قوة التجاذب الكهرومغناطيسية.

ولأن النواة تتكون من البروتونات الموجبة الشحنة والنيوترونات المتعادلة الشحنة فربما تسبب قوة التنافر الكهرومغناطيسية بين البروتونات تباعد بعضها عن بعض. ولأن هذا لا يحدث فيجب أن توجد قوة تجاذب متبادلة وقوية داخل النواة.

---

القوة النووية القوية

The Strong Nuclear Force

القوة التي تؤثر بين البروتونات والنيوترونات والموجودة في النواة والقريبة جدًا بعضها إلى بعض تسمى القوة النووية القوية.

وهذه القوة تزيد (100) مرة على القوة الكهرومغناطيسية. إن مدى هذه القوة قصير، ويساوي نصف قطر البروتون فقط؛ أي تقريبًا:

[
1.4 \times 10^{-15}m
]

كما أنها قوة تجاذب، وهي القوة نفسها التي تؤثر بين البروتونات والبروتونات، وكذلك بين البروتونات والنيوترونات، وأيضًا بين النيوترونات والنيوترونات.

تسمى كل من النيوترونات والبروتونات النيوكليونات. تحافظ القوة النووية الهائلة على بقاء النيوكليونات في النواة.

ولإخراج النيوكليون خارج النواة يجب بذل شغل للتغلب على قوة التجاذب، وهذا الشغل يضاف إلى النظام. لذلك طاقة النواة الكلية أقل من مجموع طاقات البروتونات والنيوترونات المنفردة التي تتكون منها النواة.

ويتحول فرق الطاقة للنواة إلى طاقة ربط نووية. ولأن طاقة النواة الكلية أقل، فإن طاقات الربط جميعها تكون سالبة.

تطبيق الفيزياء

القوى

البوزترون عبارة عن إلكترون موجب الشحنة.

وقوة التجاذب الكهرومغناطيسية بين الإلكترون والبوزترون أكبر من قوة التجاذب التثاقلية بمقدار:

[
4.2 \times 10^{42}
]

مرة.

---

طاقة الربط النووية

Binding Energy of the Nucleus

بيّن أينشتاين أن كلًا من الكتلة والطاقة متكافئتان. لذلك يمكن التعبير عن طاقة الربط على شكل كمية مكافئة من الكتلة بالمعادلة التالية:

الطاقة المكافئة للكتلة

[
E = mc^2
]

الطاقة المحتواة في المادة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء في الفراغ.

ولأنه يجب أن تضاف طاقة لإفلات نيوكليون من النواة، فإن ذلك يعني أن كتلة النواة الكلية أقل من مجموع كتل النيوكليونات التي تحويها.

فمثلًا تحوي نواة الهيليوم:

[
{}^{4}_{2}He
]

على بروتونين ونيوترونين. وكتلة البروتون:

[
1.007276u
]

بينما كتلة النيوترون:

[
1.008665u
]

فإذا كانت كتلة نواة الهيليوم تساوي مجموع كتل بروتونين ونيوترونين فسوف تتوقع أن كتلة النواة:

[
4.031882u
]

لكن القياس الدقيق يظهر أن كتلة نواة الهيليوم الفعلية:

[
4.002603u
]

فقط، وهي أقل من كتل النيوكليونات المكونة لها بمقدار:

[
0.029279u
]

ويسمى الفرق بين مجموع كتل النيوكليونات المفردة المكونة للنواة والكتلة الفعلية لها فرق الكتلة.

ويقيس جهاز مطياف الكتلة عادة كتل النظائر؛ وهي النويدات مع جميع إلكتروناتها. وعند حساب فرق الكتلة للنويدات يجب أن تتأكد من حساب كتلة الإلكترونات بصورة دقيقة.

لذلك فإن كتلة الهيدروجين، بروتون واحد وإلكترون واحد، تذكر عادة في مسائل فرق الكتلة.

وتقاس الكتل عادة بوحدة الكتل الذرية، لذا من المفيد تحديد مقدار الطاقة المكافئة لـ:

[
1u = 1.6605 \times 10^{-27}kg
]

ولتحديد الطاقة يجب أن تضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء في الفراغ:

[
2.9979 \times 10^8 m/s
]

ويعبر عن الناتج بخمسة أرقام معنوية:

[
E = mc^2
]

[
= (1.6605 \times 10^{-27}kg)(2.9979 \times 10^8m/s)^2
]

[
= 1.4924 \times 10^{-10} kg.m^2/s^2
]

[
= 1.4924 \times 10^{-10}J
]

ومن أكثر الوحدات سهولة في الاستخدام وحدة الإلكترون فولت:

[
E = (1.4924 \times 10^{-10}J)(1eV/1.60217 \times 10^{-19}J)
]

[
= 9.3149 \times 10^8 eV
]

[
= 931.49 MeV
]

وهذا يعني أن (1u) من الكتلة تكافئ (931.49MeV) من الطاقة، والشكل (9-2) يبين كيف تعتمد طاقة ربط النويدة على كتلة النواة:

[
E = (\text{فرق الكتلة } 1u)(\text{طاقة الربط النووية لـ } 1u)
]

إن الأنوية الثقيلة ترتبط بقوة أكبر من الأنوية الخفيفة ما عدا القليل منها. وطاقة الربط النووية لكل نوية تصبح أكثر سالبية كلما ازداد العدد الكتلي (A) حتى القيمة (56)، ويعد الحديد:

[
{}^{56}_{26}Fe
]

من أكثر الأنوية ترابطًا، لذلك تصبح الأنوية أكثر استقرارًا كلما اقترب عددها الكتلي من العدد الكتلي للحديد. أما الأنوية ذوات الأعداد الكتلية الأكبر من ذلك تكون أقل ترابطًا، لذا تكون أقل استقرارًا.

ويحدث التفاعل النووي طبيعيًا إذا تحررت طاقة نتيجة التفاعل، وهذا يعني أنه إذا تحول موقع نواة إلى موقع أقرب من النقطة الدنيا للمنحنى البياني عند:

[
A = 56
]

والتي هي أقل من العدد الكتلي لنواة:

[
{}^{56}_{26}Fe
]

يكون أكثر استقرارًا. ويحدث لها تفاعل نووي طبيعي إذا زاد العدد الكتلي لها.

ويتحول الهيدروجين في الشمس والنجوم الأخرى إلى هيليوم وكربون وبعض العناصر الأثقل الأخرى في تفاعلات تحرر طاقة مولدة إشعاعًا كهرومغناطيسيًا، والذي تعلم، من خلال خبرتك، أنه ليس مجرد ضوء مرئي بل هو أوسع من ذلك.

الشكل 9-2

طاقة الربط النووية لكل نيوكليون تعتمد على عدد النيوكليونات (A).

---

عند الأعداد الكتلية الأكبر من (56) يحدث تفاعل نووي طبيعي إذا نقص العدد الكتلي. وعندما يضمحل اليورانيوم (238) إلى الثوريوم (234) تكون نواة الثوريوم الناتجة أكثر استقرارًا من نواة اليورانيوم، وتتحرر الطاقة على شكل جسيم مشع ذي كتلة وطاقة حركية.

ولن يتحول الثوريوم تلقائيًا إلى اليورانيوم؛ لأنه يجب إضافة طاقة إلى النواة لحدوث ذلك.

وقد تولدت أنوية العناصر الثقيلة في الجدول الدوري بهذه الطريقة، وباندماج الأنوية الصغيرة باستخدام المسرعات الجسيمية.

وعمومًا فإن العناصر الثقيلة قد تتكون لعدة أجزاء من الثانية فقط قبل أن تضمحل إلى أنوية أصغر وأكثر استقرارًا.

وعندما تكتسب الأنوية الصغيرة نيوكليونات تكون طاقة الربط النووية للنواة الأكبر أكثر سالبية، لذا تكون أكثر استقرارًا من مجموع طاقات الربط للأنوية الأخف.

في الجزء القادم، سوف تستخدم حسابات طاقة الربط النووية لفهم التفاعلات النووية. وطاقة الربط النووية تفسر تحرر الطاقة عند اندماج الأنوية الصغيرة، كما يحدث في النجوم، وانقسام الأنوية الكبيرة كما في اضمحلال العناصر المشعة.

---

مثال 1

فرق الكتلة وطاقة الربط النووية

أوجد فرق الكتلة وطاقة الربط النووية للتريتيوم:

[
{}^{3}_{1}H
]

إذا كانت كتلة نظير الهيدروجين، التريتيوم:

[
3.016049u
]

وكتلة ذرة الهيدروجين، مجموع كتلة بروتون وإلكترون:

[
1.007825u
]

وكتلة النيوترون:

[
1.008665u
]

1 تحليل المسألة ورسمها

المعلوم

[
\text{كتلة ذرة الهيدروجين الواحدة} = 1.007825u
]

[
\text{كتلة النيوترون الواحد} = 1.008665u
]

[
\text{كتلة التريتيوم} = 3.016049u
]

[
\text{طاقة الربط النووية } 1u = 931.49MeV
]

المجهول

[
\text{كتلة النيوكليونات والإلكترون الكلية} = ?
]

[
\text{فرق الكتلة} = ?
]

[
\text{طاقة الربط النووية للتريتيوم} = ?
]

2 إيجاد الكمية المجهولة

اجمع كتل ذرة الهيدروجين، بروتون واحد وإلكترون واحد، ونيوترونين.

كتلة ذرة هيدروجين + كتلة نيوترونين تساوي:

[
1.007825u
]

[

• 2.017330u

]

[
= 3.025155u
]

كتلة النيوكليونات الكلية:

[
3.025155u
]

فرق الكتلة يساوي كتلة التريتيوم الفعلية ناقص مجموع كتل مكوناته.

كتلة التريتيوم - كتلة النيوكليونات تساوي:
فرق الكتلة :
[
3.016049u
]

[

• 3.025155u

]

[
= -0.009106u
]

طاقة الربط النووية هي الطاقة المكافئة لمقدار فرق الكتلة.

[
E = (\text{فرق الكتلة } u)(\text{طاقة الربط النووية لـ } 1u)
]

بالتعويض عن:

931.49 MeV = u طاقة الربط لكل
[
\text{فرق الكتلة} = -0.009106u
]

[
E = (-0.009106u)(931.49MeV/u)
]

[
E = -8.4821MeV
]

3 تقويم الجواب

هل الوحدات صحيحة؟
تقاس الكتلة بوحدة (u)، وتقاس الطاقة بوحدة (MeV).

هل للإشارة معنى؟
يجب أن تكون طاقة الربط سالبة.

هل الجواب منطقي؟
اعتمادًا على الشكل (9-2) فإن طاقة الربط لكل نيوكليون في المدى بين (-2MeV) و(-3MeV)، لذلك فالجواب للنيوكليونات الثلاثة منطقي.

دليل الرياضيات

الأرقام الصغيرة واستخدام الأسس السالبة.

---

مسائل تدريبية

استخدم القيم المبينة لحل المسائل التالية:

[
\text{كتلة ذرة الهيدروجين، مجموع كتلة بروتون وإلكترون} = 1.007825u
]

[
\text{كتلة النيوترون} = 1.008665u
]

[
1u = 931.49MeV
]

• كتلة نظير الكربون:

[
{}^{12}_{6}C
]

تساوي:

[
12.0000u
]

احسب:

a. فرق الكتلة.
b. طاقة الربط النووية بوحدة (MeV).

• نظير الهيدروجين الذي يحتوي على بروتون واحد ونيوترون واحد يسمى ديوتيريوم، كتلة ذرته:

[
2.014102u
]

ما مقدار:

a. نقص كتلته؟
b. طاقة الربط للديوتيريوم بوحدة (MeV)؟

• يحتوي نظير النيتروجين:

[
{}^{15}_{7}N
]

على سبعة بروتونات وثمانية نيوترونات، وكتلته:

[
15.010109u
]

احسب:

a. فرق الكتلة لهذه النواة.
b. طاقة الربط النووية لهذه النواة.

• إذا كانت الكتلة الذرية لنظير الأكسجين:

[
{}^{16}_{8}O
]

تساوي:

[
15.994915u
]

ما مقدار:

a. فرق الكتلة لهذا النظير؟
b. طاقة الربط النووية لهذا النظير؟

---

بعض المعارف الأساسية في مجالات محددة في الفيزياء قادت إلى إجراء تطبيقات بصورة سريعة كما في مجال الفيزياء النووية، فبدأ استخدام عنصر الراديوم المشع في الطب خلال عشرين عامًا من اكتشافه.

واستخدمت مسارعات البروتون في التطبيقات الطبية بعد أقل من عام من اختراعها. وبدأ التطبيق العسكري للانشطار النووي، انقسام الأنوية، وكان تحت التطوير قبل أن تعرف الأساسيات الفيزيائية. وقد تبعتها التطبيقات السلمية بعد عشر سنوات أو أقل.

---

9-1 مراجعة

• الأنوية: لاحظ أزواج الأنوية التالية:

[
{}^{12}*{6}C,\ {}^{13}*{6}C
]

[
{}^{11}*{6}C,\ {}^{11}*{5}B
]

فيم يتشابه كل زوج منها، وفيم يختلف؟

• طاقة الربط النووية: عندما يضمحل نظير الهيدروجين، التريتيوم، فإنه يطلق جسيم بيتا ويصبح نظير الهيليوم:

[
{}^{3}_{2}He
]

أي نواة تتوقع أن يكون لها أكبر طاقة ربط نووية سالبة؟

• الطاقة النووية القوية: مدى الطاقة النووية القوية قصير جدًا؛ بحيث إن النيوكليونات القريبة جدًا بعضها من بعض تتأثر بهذه القوة. استخدم هذه الحقيقة في تفسير سبب تغلب قوة التنافر الكهرومغناطيسية على قوة التجاذب القوية في الأنوية الثقيلة، مما يجعل النواة غير مستقرة.

• فرق الكتلة: أي النواتين في المسألة (10) لها نقص كتلة أكبر؟

• فرق الكتلة وطاقة الربط: إذا علمت أن كتلة نظير الكربون المشع:

[
{}^{14}_{6}C
]

تساوي:

[
14.003074u
]

a. فما مقدار فرق الكتلة لهذا النظير؟
b. وما مقدار طاقة الربط النووية لهذا النظير؟

• التفكير الناقد: في النجوم المتقدمة في العمر، لا ينتج فقط الهيليوم والكربون عن طريق اتحاد أنوية مترابطة معًا بشدة، ولكن ينتج أيضًا الأكسجين:

[
Z = 8
]

والسيليكون:

[
Z = 14
]

ما العدد الذري للنواة الثقيلة التي يمكن أن تتكون بهذه الطريقة؟ فسر.