原子核的结合能
原子核的质量小于组成它的质子和中子质量之和，两者之差称为原子核的质量亏损 m。如果质量数为A的原子核质量为mA，组成它的质子质量为ZmP，中子质量为（A－Z）mn，则质量亏损可以表示为
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根据相对论的质能关系E=mc2，当系统质量改变时，一定也有相应的能量改变，关系为
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因此质子、中子组成原子核时放出能量，这能量为原子核的结合能，用EB来表示。反之要使原子核分解为单个的质子和中子就必须给予和结合能等值的能量。例如氘的结合能为2.23MeV，当用能量为2.23MeV的 射线光子去轰击氘就能将它分解为自由的质子和中子（如下图所示）。
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氘核分解为质子和中子
原子核的结合能EB与质量数A之比，称为该原子核的平均结合能，又称比结合能 ，即
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核子的比结合能愈大，原子核就愈稳定。下图画出了比结合能对核子数（质量数A）的曲线图。
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比结合能曲线
由图中可以看出，最轻核和最重核比结合能较小，对于大多数中等质量的核，比结合能近似地相等，都在8MeV左右，中等质量的核最为稳定。因此当重核裂变成为中等质量的核，或轻核聚变为质量较大的核时，都将释放出巨大的核能。
原子弹是利用重核裂变原理研制出来的核武器，下图是长约3cm的“LittleBoy”型原子弹的照片。
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