Tuuma seoseenergia

Kaalu tuum hoolikalt ja võrdle seda tema üksikute prootonite ja neutronite masside summaga, mida on mõõdetud eraldi, ja tuum osutub alati veidi kergemaks. See puuduv mass — massidefekt — ei ole kadunud; massi-energia ekvivalentsuse E = mc² järgi on see teisendatud energiaks, mis tuuma koos hoiab, mida nimetatakse seoseenergiaks. Samaväärselt on seoseenergia täpselt see energiahulk, mida oleks vaja anda, et rebida tuum lahku tema eraldi vabadeks nukleoniteks — tugevalt seotud tuumal on seega nii suur seoseenergia kui vastavalt suur massipuudujääk võrreldes tema eraldatud osadega.

Seoseenergia jagamine nukleonide arvuga annab seoseenergia nukleoni kohta, mõõdu selle kohta, kui tugevalt keskmiselt iga nukleoni hoitakse. Aatommassi massiarvu suhtes joonestatuna tõuseb see suurus järsult kõige kergemate tuumade jaoks, saavutab maksimumi raua ja niklit ümbritsevas piirkonnas (massiarvud lähedal 56-62-le) ja seejärel langeb aeglaselt raskemate tuumade jaoks. See üksainus kõver on mõlema peamise tuumaenergia vabanemise vormi mõistmise võti. Kergete tuumade kokku sulatamine — näiteks vesiniku heeliumiks — nihutab produkti kõvera tõusva osa mööda edasi, seega on saaduse tuumal suurem seoseenergia nukleoni kohta kui lähteainetel; vahe vabaneb energiana, mis on põhjus, miks süntees toidab tähti. Raske tuuma lõhustamine kaheks keskmise massiga fragmendiks nihutab mõlemad fragmendid kõvera langevast osast maksimumi poole, suurendades taas koguseoseenergiat nukleoni kohta ja vabastades vahe; see on põhjus, miks ka raskete tuumade nagu uraani lõhustumine vabastab energiat. Tuumad, mis on juba maksimumi lähedal, näiteks raud, ei vabasta netoenergiat ei edasisel sünteesil ega lahkulõhustamisel — see on täpselt põhjus, miks raud on tähtede sees toimuva energiavabastava sünteesi lõpp-punkt ja miks kõvera maksimumi lähedal olevad tuumad on tavaliselt looduses leiduvate tuumade seas kõige stabiilsemad.