वस्तुमानदोष (Mass Defect)

अणुकेंद्राचे वस्तुमान आणि त्याच्या घटकांचे वस्तुमान यांमधील फरकास वस्तुमानदोष असे म्हणतात. $N$ न्यूट्रॉन (Neutron) आणि $Z$ प्रोटॉन (Proton) असलेल्या अणुकेंद्राचे वस्तुमान $M$ असल्यास त्या अणुकेंद्राचा वस्तुमानदोष खालीलप्रमाणे

$\Delta M (N, Z)}$ = $M$ – $\mul{N}{M_n}$ – $\mul{Z}{M_p}$

आहे. इथे $M_n$ आणि $M_p$ हे अनुक्रमे न्यूट्रॉन आणि प्रोटॉनाचे वस्तुमान आहे. वस्तुमानदोष हा नेहमी ऋण असतो. म्हणजेच अणुकेंद्राचे वस्तुमान त्याच्या घटकांच्या एकूण वस्तुमानाहून कमी असते.

कोणतेही अणुकेंद्र तयार करण्यासाठी न्यूट्रॉन आणि प्रोटॉनांना एकत्र आणावे लागते. अणुकेंद्र निर्माण करण्याच्या प्रक्रियेत काही ऊर्जेचे उत्सर्जन होते. असे आवश्यक आहे कारण न्यूट्रॉन आणि प्रोटॉन अणुकेंद्रात बद्ध झालेले असतात. या उलट अणुकेंद्रातून न्यूट्रॉन आणि प्रोटॉन वेगळे करण्यासाठी ऊर्जा पुरवावी लागते.

न्यूक्लियसामधून त्याचे सर्व घटक (न्यूट्रॉन आणि प्रोटॉन) वगळे करण्यास लागणाऱ्या ऊर्जेला न्यूक्लियसाची बंधनऊर्जा ( $B$ ; Binding Energy) म्हणतात. तिचे मूल्य

$B (N, Z)$ = – $\Delta M(N, Z) c^2$

वस्तुमानदोषाचे स्पष्टीकरण आइन्स्टाइनच्या वस्तुमान आणि ऊर्जेच्या सममूल्यतेच्या नियमाद्वारे होते. या नियमानुसार ऊर्जा ( $E$ ) आणि वस्तुमान ( $m$ ) यांमध्ये संबंध आहे.

$E = \mul{m}{c^2}$

अणुकेंद्र निर्माण करण्याच्या प्रक्रियेत उत्सर्जित झालेल्या ऊर्जेच्या समतुल्यतेइतके अणुकेंद्राचे वस्तुमान त्याच्या घटकांच्या वस्तुमानाहून कमी असते. किंबहुना वस्तुमान आणि ऊर्जेच्या समतुल्यतेचा वस्तुमानदोष हा सर्वप्रथम पुरावा मानला जातो.

कळीचे शब्द : #विशेषसापेक्षतावाद #ऊर्जा #वस्तुमान #समतुल्यता #बंधनऊर्जा #वस्तुमानदोष

समीक्षक : माधव राजवाडे