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

$a+b\rightarrow c+d$

la legge di conservazione dell'energia può essere espressa come

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

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

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

è possibile definire il $Q$ valore come:

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

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

Il $Q$ 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 $Q^{5}$. Il $Q$ valore corrisponde all'energia cinetica rilasciata nel decadimento della particella a riposo. Per esempio, nel decadimento beta del neutrone:

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

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

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.