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Massas Nucleares

As massas nucleares podem ser alteradas nas reações nucleares, com a diferença de massa convertida em energia pela relação de Einstein [Albert Einstein (1879-1955)],

Por exemplo, combinando um próton (p) e um nêutron (n) produzirá um deutério (d). Se adicionarmos a massa do próton e do nêutron, obtemos

Como a massa do deutério é $m_d = 2,01355u,$ a diferença de massa é dada por:

Uma unidade de massa atômica (UMA=u) é, por definição, igual a 1/12 da massa do átomo de $C^{12}$, correspondendo a $1,66 \times 10^{-27}$ kg. Desta forma, usando $E = mc^2$, nos dá

correspondendo a 931 MeV/u. Logo, a energia liberada na formação do deutério é

$$E=0,00240u \times 931 \mathrm{MeV/u} = 2,24 \mathrm{MeV}.$$

Portanto 2,24 MeV é a energia total de ligação do deutério.

Como m(4¹H)=1,0073 M(⁴He), m(3⁴He)=1,00065 M(¹²C), m(2¹²C)=1,00061 M(²⁴Mg), ..., m(56¹H)=1,0091 M(⁵⁶Fe), usando M(H)=1,00794 u.m.a. e M(⁵⁶Fe)=55,9349375 u.m.a., vemos então que os elementos até o grupo do ferro são formados por fusão de elementos mais leves. Quando excluimos do cálculo a massa dos elétrons, que não são transformados nas reações nucleares, obtemos que somente 0,008 da massa é transformada, desde H a Fe. Os elementos com massa maior que 56 unidades de massa atômica são formados por captura de nêutrons por elementos mais leves e posterior decaimento $\beta$ inverso nuclear.

Quando o hidrogênio é transformado em hélio, há a liberação de uma diferença de massa de sete milésimos. Quando o hidrogênio é transformado em ferro, há a liberação de uma diferença de massa de oito milésimos. Para o Sol, obtemos:

que é mais de mil vezes superior às energias térmica e gravitacional. Esta reserva de energia pode suprir a perda por radiação por um intervalo de tempo de:

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