Waarschijnlijk relevant met de vraag "waarom is nu ene kern lichter dan de andere" of analoog "waarom zitten de deeltjes in de ene kern dieper gebonden dan in de andere kern":

weljah, hier bestaat (nog) geen sluitende verklaring voor. Naar mijn weten is er geen theorie die de kernkracht (de kracht die de protonen + neutronen samenhoudt) volledig verklaart. Er bestaan uiteraard wel verschillende theorieën rond die echter heel ingewikkeld zijn. Een eenvoudige "verklaring" is de semi-empirische formule van Weizsäcker, zie deze link. Deze formule geeft de bindingsenergie per nucleon weer. Hoe sterker gebonden, hoe lager de massa per nucleon en dus hoe stabieler de kern.

Op volgende figuur vind ik dat het duidelijk weergegeven wordt wanneer fusie en wanneer fissie mogelijk is.



In principe ga je naar het maximum van de bindingsenergie per nucleon. (praktijk is anders, maar dat hangt van nog vele andere factoren af)

De rustmassa van een atoomkern is gedefinieerd als de rustmassa van de individuele deeltjes (protonen en neutronen) plus de bindingsenergie, omgerekend naar een massa middels Einsteins formule. De bindingsenergie is echter negatief, dus hoe groter de bindingsenergie, hoe lager de rustmassa van een atoomkern.

Beschouw eens een heliumkern die zich wil opsplitsen in twee (zwaar) waterstofkernen. Ze zitten echter gebonden, dus het kost energie om ze los van elkaar te trekken. Dit betekent dat de bindingsenergie van de heliumkern groter is dan de bindingsenergieën van de twee waterstofkernen samen. Conclusie: de rustmassa van een heliumkern (oftewel de rustmassa van twee protonen, twee neutronen plus de (negatieve) bindingsenergie) is kleiner dan de rustmassa van twee watersofkernen (oftewel de rustmassa van twee protonen, twee neutronen plus twee keer de (negatieve, kleinere) bindingsenergie). Bij fusie van waterstof naar helium is dus massa omgezet in energie.

Bij splijting werkt dit in principe idem dito. Stel dat een telluriumkern splitst in twee ijzerkernen (dit is niet mogelijk, maar om het uit te leggen is het een goed voorbeeld). Zoals gezegd hebben ijzerkernen de grootste bindingsenergie, dus de massa van twee ijzerkernen (oftewel de massa van twee keer 26 protonen, twee keer een hoop neutronen plus twee keer de (negatieve, grote) bindingsenergie) is kleiner dan de massa van een telluriumkern (oftewel de massa van 52 protonen, evenveel neutronen plus de (negatieve, kleinere) bindingsenergie). Bij splijting van tellurium naar ijzer is dus wederom massa omgezet in energie.

Oké, dat begrijp ik al (waarvoor dank ). Maar hoe komt het dat de massa voor de fusie hoger is dan de massa na de fusie. Onze leerkracht sprak over potentiële E en quarks. Deze Ep zou hoger vóór de fusie terwijl die na de fusie minder zou zijn. M.a.w. waar komt die energie vandaan?

Op de kernsplijting is hij dan niet zo gedetailleerd ingegaan. Je kan de logica niet volgen van een gefuseerde kern die splijt (jammer genoeg), want dan heb je meer massa na de splijting.

Er komt energie vrij en dat is te meten als massavermindering.

Het draait allemaal om bindingsenergie van de nucleonen (protonen en neutronen) waaruit de atoomkern is opgebouwd. De bindingsenergie is de hoeveelheid energie die nodig is om een atoomkern op te breken in de individuele nucleonen. Men kan ook zeggen: de energie die vrijkomt als nucleonen een atoomkern vormen.

De bindingsenergie is het hoogst voor ijzer (en nikkel), zie deze figuur.

Het gevolg hiervan is dat in theorie bij fusie waarbij isotopen ontstaan die lichter (of gelijk) zijn aan de massa van ijzer er energie vrij komt. En ook dat er in theorie bij splijting waarbij isotopen ontstaan die zwaarder zijn dan ijzer er ook energie vrijkomt.

Vandaar dat er steeds meer ijzer in het heelal ontstaat in het binnenste van sterren, wat na een supernova dan weer terecht komt in planeten zoals de aarde die ook een grote ijzerkern heeft.

Kan iemand mij aub uitleggen waarom er massa verdwijnt bij een fusie en een fissie? Ik weet dat het E is die verdwijnt (E=mc²), maar hoe zit dit precies? Ik heb gegoogled, maar niet bepaald veel nuttigs gevonden. Alvast bedankt!