Для определения дефекта массы ядра гелия, обозначим:
- Массы нуклонов: ( m_p = 1,0073 ) а.е.м. для протонов и ( m_n = 1,0087 ) а.е.м. для нейтронов.
- Масса ядра гелия: ( m_{He} = 4,0026 ) а.е.м.
- Конверсионный коэффициент: ( 1 ) а.е.м. ( = 1,66 \times 10^{-27} ) кг.
Масса ( m_{\text{ядра}} ) рассчитывается как сумма масс нуклонов в ядре:
[ m_{\text{ядра}} = Z \cdot m_p + (A - Z) \cdot m_n ]
где:
- ( Z ) - количество протонов (заряд ядра), а ( A ) - число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре.
Дефект массы ( \Delta m ) ядра определяется как разница между массой самого ядра и массой его составляющих нуклонов:
[ \Delta m = Z \cdot m_p + (A - Z) \cdot m_n - m_{\text{ядра}} ]
Теперь выпишем выражение для ( \Delta m ) с использованием заданных данных:
[ \Delta m = Z \cdot 1,0073 + (A - Z) \cdot 1,0087 - 4,0026 ]
Поскольку ядро гелия состоит из 2 протонов и 2 нейтронов (( A = 4 )), то ( Z = 2 ) и можем подставить значения:
[ \Delta m = 2 \cdot 1,0073 + (4 - 2) \cdot 1,0087 - 4,0026 = 2,0146 + 2,0174 - 4,0026 ]
[ \Delta m = 4,0320 - 4,0026 ]
[ \Delta m ≈ 0,0294 ] а.е.м.
Итак, дефект массы ядра гелия равен приблизительно 0,0294 а.е.м.