дефект массы

ДЕФЕКТ МАССЫ (от лат. defectus - недостаток, изъян) - разность между массой связанной системы взаимодействующих тел (частиц) и суммой их масс в свободном состоянии. Д. м. определяется энергией связи системы:

В случае атомных ядер Д. м. даётся ф-лой

где m - масса ядра, имеющего Z протонов и N нейтронов, m_р и m_n - массы протона и нейтрона. T. к. на практике измеряются не массы ядер, а массы атомов M, то Д. м. часто определяют как массу между массой атома в а.е. м. и массовым числом A=Z+N (см. Массспектроскопия ).Определённый таким образом Д. м., приходящийся на 1 нуклон, наз. иногда упаковочным коэф. Знание Д. м. позволяет определить величину энергии, к-рая может выделиться в ядерных реакциях, в частности в реакциях, не наблюдаемых в лаб. условиях, но происходящих в недрах звёзд. Поэтому данные о Д. м. разл. ядер играют важную роль в теории эволюции звёзд и теории нуклеосинтеза.

Для космич. объектов существен гравитац. Д. м. Напр., гравитац. Д. м. Солнца , белого карлика , нейтронной звезды той же массы . Гравитац. Д. м. звёздного скопления ~10^-7-10^-8 от его массы, галактик ~10^-6, скоплений галактик ~10^-6-10^-5.

При гравитац. коллапсе гравитац. энергия связи переходит в тепловую и кинетич. энергии коллапсирующего вещества, поэтому масса системы может уменьшиться только за счёт потери энергии на излучение (нейтринное, эл--магнитное, гравитационное). При коллапсе в чёрную дыру уменьшение массы может составлять 20-40%. М. Ю. Хлопов. ДЕФЕКТОН - квазичастица ,описывающая поведение точечных дефектов в квантовом кристалле. В квантовых кристаллах, вследствие большой величины амплитуды нулевых колебаний атомов в решётке вблизи положений равновесия, любые точечные дефекты, напр. вакансии и примесные атомы, могут с заметной вероятностью перемещаться по кристаллу путём подбарьерных туннельных переходов (см. Квантовая диффузия). При низких темп-pax вероятности подбарьерных переходов Д. между соседними узлами кристаллич. решётки существенно больше, чем для переходов, обусловленных классич. термоактивац. механизмом, при к-ром дефект переходит на соседний узел, преодолевая нек-рый энергетич. барьер.

Туннелирование Д. в периодич. решётке означает, что для описания Д. хорошим квантовым числом становится не координата дефекта, а его квазиимпульс .Энергия Д. является периодич. ф-цией квазиимпульса, и энергетич. спектр Д. имеет зонную структуру (см. Зонная теория). Как правило, ширина энергетич. зоны Д. мала, и для определения дисперсии закона достаточно воспользоваться приближением сильной связи. Так, в твёрдом гелии, в к-ром квантовый характер движения Д. проявляется особенно ярко, ширина энергетич. зоны вакансионов ~10^-4 эВ (1 К), а для примесонов ~10^-7-10^-8 эВ, что во много раз меньше, чем для др. квазичастиц в твёрдых телах, напр. для электронов проводимости, фононов.

Д. создаёт вокруг себя поле деформации кристалла, с к-рым взаимодействуют другие Д. Соответствующая энергия упругого взаимодействия двух Д. на больших расстояниях r между ними убывает как . Для узкозонных Д. характерная величина скорости перемещения мала по сравнению со скоростью звука, и поле деформации в кристалле с Д. можно определить по ф-лам теории упругости.

Перенос Д. отличается от обычной диффузии дефектов в твёрдых телах: коэф. диффузии имеет иную температурную зависимость и в определ. условиях возрастает с понижением темп-ры, а длина свободного пробега Д. при низких темп-pax в кристалле с малым числом дефектов намного превосходит межатомное расстояние. Делокализация дефектов приводит также к особенностям внутр. трения - к диссипации энергии при однородных деформациях даже в случае дефектов замещения, к иной температурной зависимости времени релаксации и к резонансным эффектам.

Кроме Д., соответствующих одиночным точечным дефектам, возможны Д., отвечающие связанным состояниям двух или трёх дефектов. В этом случае Д. делокализованы только вдоль определ. кристаллографич. осей или плоскостей, т. е. являются своеобразными одно-или двумерными квазичастицами в трёхмерном кристалле.

Лит.: Андреев А. Ф., Диффузия в квантовых кристаллах, "УФН", 1976, т. 118, с. 251. А. Э. Мейерович.

   <<      Предметный указатель      >>