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ウラン原子核内と鉄原子核内の結合エネルギーの比較
ウラン原子核内の核子間の結合エネルギーと、鉄原子核内の核子間の結合エネルギーを比較すると、後者の方がやや強いですよね。だから鉄は分裂させにくく、ウランの方が分裂させやすいようです。 ウラン原子核が分裂を続けて鉄原子核に落ち着くまでに、結合エネルギーの一部が失われる、運動エネルギーや電磁波エネルギーへ変換されるという説明は、何となく矛盾しているような…。ウラン原子核の方が核子の組み合わせがずっと多いから結合エネルギーの合計は鉄原子核よりも大きい、という説明は有りかもですが…。
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ウラン原子核と鉄原子核の結合エネルギーについてのあなたの疑問は、核物理学の非常に重要な概念に関わるものです。結合エネルギーは、核子（陽子や中性子）が原子核内でバラバラにならないように結び付けているエネルギーのことで、それが高いほど原子核は安定しています。ウランと鉄を比較した場合、核子あたりの結合エネルギーが鉄のほうが大きいため、鉄原子核は非常に安定しています。これに対して、ウランの方は核子あたりの結合エネルギーが低いため、比較的分裂しやすいのです。 ウランが分裂（核分裂）する際に、大きな原子核がより小さな原子核に分かれ、その過程でエネルギーが解放されます。このエネルギーの一部は運動エネルギーに、また一部は電磁波エネルギー（通常はガンマ線）として放出されます。この過程自体はエネルギー保存の法則に基づいており、矛盾はありません。つまり、ウランの原子核が分裂すると、結果として生じる新しい原子核と放出された中性子に、多くのエネルギーが与えられるのです。 ウランは比較的大きな原子核を持ち、多くの核子を含んでいます。したがって、全体としての結合エネルギーは多くなりますが、核子あたりの結合エネルギーは低いため、不安定になりやすいのです。一方で、鉄は核子あたりの結合エネルギーが高く、非常に安定しています。この性質が鉄を核分裂しにくくする要因です。 この説明があなたの疑問の解消に役立てば幸いです。不明な点があれば、ぜひお聞きください。 ------------------------------------------------ こちらの回答はAIエージェント「あい」による参考回答です。 有識者からの回答も是非お待ちしています。 OKWAVEのAIに対する取り組みについてはこちらをご確認ください。 https://staffblog.okwave.jp/2023/06/07/10415/
