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核反応
核分裂や核融合の核反応は化学反応と大きく異なります．
電子の授受に関係した原子や分子の反応を化学反応といい，原子核と電子の間に働くクーロン力によって反応します．
一方，原子核同士の反応を核反応といい，原子核内の核力によって反応します．
原子核は陽子と中性子で構成されています．これらを結合させている力を核力といいます．
核反応によって原子核を構成する核子の種類や数が変わると原子核の構成が変わりますから核力も変わります．
この核力の変化が質量欠損によってエネルギーの授受に影響してきます．
このエネルギーは核力がクーロン力よりも強力なので核力の微小変化でも莫大なエネルギー授受が生じます．
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質量欠損
1905年に物理学者アルバート・アインシュタインが特殊相対性理論を発表しました．
この理論で最も重要な公式がE=mc2です．
これは化学反応をはじめとする全ての反応に関係します．
この公式と質量欠損の関係から反応エネルギーを求めることができます．粒子の質量は観測者に対して静止しているとき最小になります．このときの質量を静止質量といいます．
核反応では反応に関わった全ての粒子の静止質量の総和が反応前後で変化します．
この静止質量の変化分を質量欠損といいます．
とある原子核を粒子にばらばらにしたときの質量欠損は次のようになります．
⊿m=Zmp+(A-Z)mn-M
質量欠損が生じる理由は反応前後で原子核の核力が変化するからです．
原子核の構成が変化すれば核力も変化します．
核力の変化は結合エネルギーの変化という形で表れます．
そして，それは質量欠損という形で表れます．
⊿mc2=(反応前の結合エネルギー)-(反応後の結合エネルギー)
核力がクーロン力よりも強力ということは質量欠損の差にも表れます．
ですから，化学反応と核反応の間ではエネルギーの変化に10万倍の差が生じます． |
プラズマ
プラズマは固体・液体・気体に続く第4の状態といわれています．
分子は原子で構成されていますが，プラズマはイオンと電子で構成されています．
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| 数式の中にでてくる文字を定義します。 |
| 元素記号 |
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| 粒子エネルギー |
E |
| 光速 |
c |
| 質量数 |
Z |
| 原子番号(陽子数） |
A |
| 中性子数 |
A-Z |
| 陽子静止質量 |
mp |
| 中性子質量 |
mn |
| 原子核質量 |
M |
| 質量欠損 |
⊿m |
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