$1\; g$ પદાર્થનું ઊર્જા સમતુલ્ય ગણો.

જો $M$ એ પરમાણ્વીય દળ અને $A$ એ દળ ક્રમાંક હોય,તો પેકિંગ ફ્રેક્શન (packing fraction) નીચેનામાંથી કયું છે?

$242$ દળ-ક્રમાંક અને $7.6\,MeV$ પ્રતિ ન્યુક્લિયોન બંધન ઉર્જા ધરાવતું એક ન્યુક્લિયસ બે ટુકડાઓમાં વિભાજિત થાય છે,જે દરેકનો દળ-ક્રમાંક $121$ છે. જો દરેક ટુકડાના ન્યુક્લિયસની પ્રતિ ન્યુક્લિયોન બંધન ઉર્જા $8.1\,MeV$ હોય,તો બંધન ઉર્જામાં કુલ વધારો $........MeV$ છે.

$R$ ત્રિજ્યા ધરાવતા ગોળાકાર ન્યુક્લિયસમાં સમાન રીતે વિતરિત $Z$ પ્રોટોનની સ્થિત-વિદ્યુત ઉર્જા $E = \frac{3}{5} \frac{Z(Z-1) e^2}{4 \pi \varepsilon_0 R}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. ન્યુટ્રોન,${ }_1^1 H$,${ }_7^{15} N$ અને ${ }_8^{15} O$ ના માપેલા દળ અનુક્રમે $1.008665 \ u$,$1.007825 \ u$,$15.000109 \ u$ અને $15.003065 \ u$ છે. જો ${ }_7^{15} N$ અને ${ }_8^{15} O$ બંને ન્યુક્લિયસની ત્રિજ્યા સમાન હોય,$1 \ u = 931.5 \ MeV/c^2$ અને $e^2 / (4 \pi \varepsilon_0) = 1.44 \ MeV \ fm$ હોય,તો બંને ન્યુક્લિયસની ત્રિજ્યા શોધો. (ધારો કે બંધન ઉર્જાનો તફાવત માત્ર સ્થિત-વિદ્યુત ઉર્જાને કારણે છે). ($fm$ માં)

આઈન્સ્ટાઈનનો સાપેક્ષતાનો વિશિષ્ટ સિદ્ધાંત લખો અને તેનું સૂત્ર આપો.

આપણને નીચે મુજબના પરમાણ્વીય દળ આપેલા છે:
$^{238}_{92}U = 238.05079 \; u$
$^{4}_{2}He = 4.00260 \; u$
$^{234}_{90}Th = 234.04363 \; u$
$^{1}_{1}H = 1.00783 \; u$
$^{237}_{91}Pa = 237.05121 \; u$
અહીં,સંજ્ઞા $Pa$ એ પ્રોટેક્ટિનિયમ $(Z=91)$ તત્વ માટે છે.
$(a)$ $^{238}_{92}U$ ના આલ્ફા ક્ષય દરમિયાન મુક્ત થતી ઉર્જાની ગણતરી કરો.
$(b)$ દર્શાવો કે $^{238}_{92}U$ સ્વયંભૂ પ્રોટોનનું ઉત્સર્જન કરી શકતું નથી.