Q valore

In fisica nucleare e in chimica nucleare, il Q valore per una reazione nucleare è l'ammontare di energia rilasciata o assorbita dalla reazione.

Considerata la semplice reazione

${\displaystyle a b\rightarrow c d}$

la legge di conservazione dell'energia può essere espressa come

${\displaystyle m_{a}c^{2} K_{a} m_{b}c^{2} K_{b}=m_{c}c^{2} K_{c} m_{d}c^{2} K_{d}}$

dove ${\displaystyle K}$ è l'energia cinetica ed ${\displaystyle m}$ è la massa a riposo. Riscrivendo tale relazione nella forma

${\displaystyle \left(m_{a} m_{b}-m_{c}-m_{d}\right)c^{2}=K_{c} K_{d}-K_{a}-K_{b}}$

è possibile definire il ${\displaystyle Q}$ valore come:

${\displaystyle Q=-(K_{iniziale}-K_{finale})=(m_{iniziale}-m_{finale})c^{2}}$

Una reazione con un ${\displaystyle Q}$ valore positivo ${\displaystyle (Q>0)}$ è detta esotermica poiché rilascia energia, in quanto l'energia cinetica finale è maggiore di quella iniziale. Una reazione con un ${\displaystyle Q}$ valore negativo ${\displaystyle (Q<0)}$ è detta endotermica poiché assorbe energia, in quanto l'energia cinetica finale è minore di quella iniziale.

Il ${\displaystyle Q}$ valore è utilizzato anche in fisica delle particelle, per esempio nella Sargent's rule, che afferma che la frequenza delle interazioni deboli è proporzionale a ${\displaystyle Q^{5}}$. Il ${\displaystyle Q}$ valore corrisponde all'energia cinetica rilasciata nel decadimento della particella a riposo. Per esempio, nel decadimento beta del neutrone:

${\displaystyle Q=(m_{\text{n}}-m_{\text{p}}-m_{\mathrm {\overline {\nu }} }-m_{\text{e}})c^{2}}$

dove ${\displaystyle m_{n}}$ è la massa del neutrone, ${\displaystyle m_{p}}$ è la massa del protone, ${\displaystyle m_{\bar {\nu }}}$ è la massa dell'antineutrino elettronico ed ${\displaystyle m_{e}}$ è la massa dell'elettrone.

Note

Bibliografia

• (EN) Kenneth S. Krane, Introductory Nuclear Physics, John Wiley & Sons, 1988, ISBN 978-04-71-80553-3.
• (EN) B.R. Martin e G. Shaw, Particle Physics, John Wiley & Sons, 2007, ISBN 978-11-18-91216-4.

Collegamenti esterni

• Nuclear Structure and Decay Data – IAEA, su www-nds.iaea.org. URL consultato il 29 settembre 2014.