Очевидное? Нет, еще неизведанное… (Смилга) - страница 149
Для примера приведем точный энергетически-массовый баланс упомянутой реакции>[85].
Li>7 + H>1 = 2He>4 + Q.
В результате точных измерений определили, что масса одного атома равна:
лития (Li>7) = 7,01818 · 1,66 · 10>-24 г;
водорода (H>1) = 1,00813 · 1,66 · 10>-24 г и
гелия (He>4) = 4,00389 · 1,66 · 10>-24 г.
Подсчитаем массу реагирующих веществ и продуктов реакции:
Li>7 + H>1 → 2He>4
7,01818 · 1,66 · 10>-24 + 1,00813 · 1,66 · 10>–24
2 · 4,0039 · 1,66 · 10>-24 г. Сложив, получим: 8,02631 · 1,66 · 10>-24 г → 8,00778 · 1,66 · 10>-24 г.
Слева имеется избыток массы, равный 3,08 · 10>–26 г. Освобождающаяся в реакции энергия (она в равенстве добавляется справа) должна соответствовать этой массе, и значит:
Q = Δmc>2 = 3,08 · 10>-26 г · 9 · 10>20 >см/>сек = 2,72 · 10>-5 эрга.
При этой реакции освобождающаяся энергия проявляется в виде кинетической энергии образовавшихся ядер гелия (α-частиц).
Экспериментальные данные великолепно подтверждают теоретические расчеты как в этой, так и в сотнях других ядерных реакций. Точно измерив массы всех атомных ядер, можно предвидеть, как будет протекать данная ядерная реакция — с выделением или с поглощением энергии; предсказать, какое именно количество энергии освободится или поглотится (свяжется).
В разобранном примере мы уверенно предсказали освобождение энергии, и приведенная реакция может быть использована как исключительно мощный источник энергии. На два реагирующих ядра атомов лития и водорода освобождается огромная энергия — 2,76 · 10>-5 эрга!
В словах «огромная энергия» нет ни оговорки, ни насмешки. Эта энергия действительно колоссальна. Ведь речь идет только о двух атомах. При обычных химических реакциях на один элементарный акт освобождается в миллионы раз меньше энергии: 10>-11–10>-12 эрга. Чтобы осуществить ядерную реакцию, необходимо преодолеть ядерный энергетический барьер — затратить энергию. Правда, выигрыш энергии в результате реакции с лихвой возмещает затраты, но барьер существует, и его «надо брать». На графике на стр. 322 схематически представлена обычная энергетическая диаграмма для ядерных реакций.
Как видно, обычно освобождающаяся энергия (ΔE >> E) значительно больше энергии активации. К сожалению, масштабы схемы не позволяют отразить истинное соотношение этих энергий. На самом деле ΔE может превышать активационный барьер в десятки раз.
Если создать условия, когда часть энергии, выделяемой при реакции, используется на преодоление барьеров еще не прореагировавших атомов, возникает цепная ядерная реакция.
Не будем увлекаться и подробнее говорить о ядерных реакциях. Ограничимся только расшифровкой утверждения, что высокий активационный барьер для подавляющего большинства ядерных реакций совершенно естествен, и ничего другого нельзя было ожидать.