Почему при ядерных реакциях слияния легких ядер высвобождается больше энергии, чем при реакциях деления ядер среднего размера?

При ядерных реакциях слияния легких ядер, таких как реакции, происходящие в Солнце или водородных бомбах, высвобождается больше энергии, чем при реакциях деления ядер среднего размера, таких как реакции в ядерных реакторах. Это объясняется несколькими факторами:

1. Массовый дефект: При слиянии легких ядер происходит объединение их ядерных частиц, что приводит к образованию ядра более тяжелого элемента. Этот процесс сопровождается массовым дефектом, то есть разницей между массой исходных ядер и образовавшегося ядра. Энергия, высвобождаемая в результате слияния, именно энергия, соответствующая этому массовому дефекту, согласно известной формуле E=mc² (где E — энергия, m — масса и c — скорость света).

2. Силы электростатического отталкивания: При делении средних ядер, например, ядер урана или плутония, необходимо преодолеть силы электростатического отталкивания между положительно заряженными протонами в ядре. Это требует введения дополнительной энергии для преодоления этих сил, что приводит к меньшему высвобождению энергии по сравнению со слиянием.

3. Требования к условиям: Реакции слияния легких ядер требуют очень высоких температур и давления, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание и сблизить ядра на достаточное расстояние для слияния. В то время как реакции деления средних ядер могут происходить при более низких энергиях и условиях.

В итоге, слияние легких ядер обеспечивает большее высвобождение энергии, так как происходит объединение массы ядер с образованием более тяжелого элемента и высвобождение энергии, соответствующей этому массовому дефекту.