40 câu Vật Lý Lớp 12 – Chương IV. Vật lí hạt nhân

Giải thích: Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các proton và neutron (gọi chung là nuclon). Các nuclon này liên kết với nhau bằng lực hạt nhân, là lực tương tác mạnh, có bán kính tác dụng rất ngắn. Số khối A là tổng số proton và neutron. Số proton và neutron chỉ bằng nhau đối với một số hạt nhân nhẹ và bền vững, không phải luôn luôn đúng.

Giải thích: Hạt nhân ⁴₂He có Z = 2 proton và N = A - Z = 4 - 2 = 2 neutron.
Độ hụt khối của hạt nhân ⁴₂He là:
Δm = Zm_p + Nm_n - m_He = 2 × 1,0073 u + 2 × 1,0087 u - 4,0015 u
Δm = 2,0146 u + 2,0174 u - 4,0015 u = 4,0320 u - 4,0015 u = 0,0305 u.
Năng lượng liên kết của hạt nhân là:
E_lk = Δm × 931,5 MeV = 0,0305 × 931,5 MeV = 28,40175 MeV.
Năng lượng liên kết riêng là:
E_{lk riêng} = E_lk / A = 28,40175 MeV / 4 = 7,1004375 MeV/nuclon.
Làm tròn đến 3 chữ số thập phân, ta được 7,100 MeV/nuclon.

Giải thích: A. Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của hạt nhân không bền vững, không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất, điện trường hay từ trường. Phát biểu này đúng.
B. Phóng xạ α là sự phát ra hạt α, chính là hạt nhân heli (⁴₂He). Phát biểu này đúng.
C. Trong phóng xạ β⁺, một proton trong hạt nhân biến đổi thành một neutron, một positron và một nơtrino (p → n + e⁺ + ν). Do đó, số proton giảm đi 1, số neutron tăng lên 1. Hạt nhân con có số neutron lớn hơn hạt nhân mẹ. Phát biểu này đúng.
D. Hạt nhân con sinh ra từ một quá trình phóng xạ có thể vẫn là hạt nhân phóng xạ (không bền vững) và tiếp tục phân rã cho đến khi tạo thành hạt nhân bền vững. Ví dụ, chuỗi phân rã urani-238 tạo ra nhiều hạt nhân không bền trước khi kết thúc ở chì-206 bền vững. Phát biểu này sai.

Giải thích: Công suất phát điện của nhà máy là P_điện = 500 MW = 500 × 10⁶ J/s.
Hiệu suất của nhà máy là H = 25% = 0,25.
Năng lượng hạt nhân cung cấp cho nhà máy mỗi giây là:
P_{hạt nhân} = P_điện / H = (500 × 10⁶ J/s) / 0,25 = 2000 × 10⁶ J/s.
Năng lượng sinh ra từ một phản ứng phân hạch ²³⁵U là E₀ = 200 MeV.
Đổi sang Joule: E₀ = 200 × 1,6 × 10^-13 J = 3,2 × 10^-11 J.
Số hạt nhân ²³⁵U cần phân hạch mỗi giây là:
N_s = P_{hạt nhân} / E₀ = (2000 × 10⁶ J/s) / (3,2 × 10^-11 J/hạt) = 6,25 × 10¹⁹ hạt/s.
Số hạt nhân ²³⁵U cần phân hạch trong một ngày (t = 24 giờ = 24 × 3600 giây = 86400 giây) là:
N_ngày = N_s × t = (6,25 × 10¹⁹ hạt/s) × (86400 s) = 5,4 × 10²⁴ hạt.

Giải thích: Theo định luật phóng xạ, số hạt nhân phóng xạ còn lại sau thời gian t được tính bằng công thức:
N = N₀(¹/₂)^t/T
Trong đó: N là số hạt nhân còn lại, N₀ là số hạt nhân ban đầu, T là chu kì bán rã.
Thay t = 3T vào công thức, ta có:
N = N₀(¹/₂)^3T/T = N₀(¹/₂)³ = N₀(¹/₈)
Vậy, tỉ lệ giữa số hạt nhân phóng xạ còn lại và số hạt nhân phóng xạ ban đầu là:
N/N₀ = ¹/₈.

Giải thích: Đồng vị là những hạt nhân có cùng số proton (Z) nhưng khác số neutron (N). Do có cùng số proton, chúng có cùng số electron trong nguyên tử trung hòa, vì vậy chúng có cùng tính chất hóa học và thuộc cùng một nguyên tố hóa học. Số khối A = Z + N sẽ khác nhau.

Giải thích: Khối lượng trước phản ứng: m_trước = m(¹₁H) + m(⁷₃Li) = 1,0073 u + 7,0144 u = 8,0217 u.
Khối lượng sau phản ứng: m_sau = 2 × m(⁴₂He) = 2 × 4,0015 u = 8,0030 u.
Độ hụt khối của phản ứng: Δm = m_trước - m_sau = 8,0217 u - 8,0030 u = 0,0187 u.
Năng lượng tỏa ra từ phản ứng: E = Δm × c² = 0,0187 × 931,5 MeV = 17,42705 MeV.
Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, E ≈ 17,43 MeV.

Giải thích: Phóng xạ β^- là quá trình một neutron trong hạt nhân biến đổi thành một proton và phát ra một electron (hạt β^-) và một phản neutrino. Phương trình tổng quát: ^A_ZX → ^A_Z+1Y + ⁰_-1e + ν̅. Như vậy, số proton (Z) của hạt nhân con tăng lên 1 đơn vị, còn số neutron (N) giảm đi 1 đơn vị. Số khối (A) không thay đổi.

Giải thích: Đồng vị ⁶⁰₂₇Co phát ra tia gamma (γ) có năng lượng cao. Bức xạ gamma có khả năng ion hóa mạnh, có thể phá vỡ các liên kết hóa học trong phân tử, đặc biệt là DNA, gây tổn thương và tiêu diệt các tế bào ung thư. Các lựa chọn B, C, D là sai vì tia gamma không có khối lượng, có năng lượng cao và khả năng xuyên thấu mạnh.

Giải thích: Số chu kì bán rã đã trôi qua: n = t/T = 24 ngày / 8 ngày = 3.
Hoạt độ phóng xạ còn lại sau thời gian t được tính bằng công thức: A = A₀ × (1/2)ⁿ.
Thay số vào, ta có: A = 2,0 × 10¹⁰ Bq × (1/2)³ = 2,0 × 10¹⁰ Bq × (1/8) = 0,25 × 10¹⁰ Bq = 2,5 × 10⁹ Bq.

Giải thích: Lực hạt nhân là lực tương tác mạnh, có bản chất không phải là lực tĩnh điện hay hấp dẫn. Nó có tầm tác dụng rất ngắn (khoảng 10^-15 m), chỉ phát huy tác dụng trong kích thước hạt nhân. Lực hạt nhân là lực hút mạnh giữa các nuclon (proton và neutron) và không phụ thuộc vào điện tích.

Giải thích: Hạt nhân ¹²₆C có Z = 6 proton và N = A - Z = 12 - 6 = 6 neutron. Độ hụt khối của hạt nhân ¹²₆C là: Δm = Z.m_p + N.m_n - m_C Δm = 6 × 1,0073 u + 6 × 1,0087 u - 11,9967 u Δm = 6,0438 u + 6,0522 u - 11,9967 u Δm = 12,0960 u - 11,9967 u = 0,0993 u Năng lượng liên kết của hạt nhân là: W_lk = Δm.c² = 0,0993 u × 931,5 MeV/c² = 92,01045 MeV Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, ta được W_lk ≈ 92,01 MeV.

Giải thích: Phóng xạ α là quá trình một hạt nhân mẹ (^A_ZX) phát ra hạt α (hạt nhân heli ⁴₂He) và biến đổi thành hạt nhân con (^A'_Z'Y). Phương trình phản ứng có dạng: ^A_ZX → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂He Như vậy, số khối A của hạt nhân con giảm đi 4 đơn vị (A' = A - 4) và số proton Z của hạt nhân con giảm đi 2 đơn vị (Z' = Z - 2) so với hạt nhân mẹ.

Giải thích: Phản ứng phân hạch là quá trình một hạt nhân nặng (ví dụ urani ²³⁵U) hấp thụ một neutron và vỡ thành hai hoặc nhiều hạt nhân nhẹ hơn, kèm theo việc giải phóng neutron mới và một lượng năng lượng lớn. Đáp án A mô tả phản ứng nhiệt hạch. Đáp án B và D cũng mô tả phản ứng nhiệt hạch (xảy ra ở nhiệt độ cao và là nguồn năng lượng của Mặt Trời).

Giải thích: Gọi m₀ là khối lượng chất phóng xạ ban đầu và m là khối lượng chất phóng xạ còn lại sau thời gian t. Ta có công thức: m = m₀ × (1/2)^t/T Trong đó: m₀ = 80 g, T = 1600 năm, t = 4800 năm. Số chu kì bán rã n = t/T = 4800 / 1600 = 3. Vậy, m = 80 × (1/2)³ = 80 × (1/8) = 10 g. Khối lượng chất phóng xạ còn lại sau 4800 năm là 10,00 g.

Giải thích: Mật độ khối lượng của hạt nhân nguyên tử là gần như không đổi đối với hầu hết các hạt nhân, khoảng 2,3 × 10¹⁷ kg/m³. Điều này là do bán kính hạt nhân tỉ lệ với căn bậc ba của số khối (R ≈ R₀A^1/3), và thể tích hạt nhân tỉ lệ với A. Khối lượng hạt nhân cũng tỉ lệ với A. Do đó, tỉ số khối lượng/thể tích (mật độ) là hằng số.

Giải thích: Năng lượng tỏa ra từ phản ứng được tính bằng công thức: ΔE = (m_trước - m_sau)c² Trong đó: m_trước = m_D + m_T và m_sau = m_He + m_n Vậy: ΔE = [(m_D + m_T) - (m_He + m_n)]c² Từ đó, ta có: m_He + m_n = m_D + m_T - ΔE/c² Đổi năng lượng tỏa ra sang đơn vị khối lượng: Δm = ΔE/c² = 17,6 MeV / 931,5 MeV/u ≈ 0,01889426 u Suy ra: m_He = m_D + m_T - m_n - Δm m_He = 2,0135 u + 3,0155 u - 1,0087 u - 0,01889426 u m_He = 5,0290 u - 1,0087 u - 0,01889426 u m_He = 4,0203 u - 0,01889426 u m_He ≈ 4,00140574 u Làm tròn đến 4 chữ số thập phân, ta được m_He ≈ 4,0014 u.

Giải thích: Khả năng ion hóa của các tia phóng xạ phụ thuộc vào khối lượng, điện tích và tốc độ của chúng: - Tia α (hạt nhân heli ⁴₂He) có khối lượng lớn và mang điện tích +2e, nên tương tác mạnh với vật chất, gây ion hóa mạnh nhất. - Tia β (electron hoặc positron) có khối lượng nhỏ hơn nhiều so với tia α và mang điện tích ±e, khả năng ion hóa yếu hơn tia α. - Tia γ (sóng điện từ) không mang điện tích và không có khối lượng nghỉ, tương tác yếu nhất với vật chất, nên khả năng ion hóa yếu nhất. Vậy, thứ tự khả năng ion hóa từ mạnh nhất đến yếu nhất là α, β, γ.

Giải thích: 1. Đổi công suất và thời gian sang đơn vị SI: P = 500 MW = 500 × 10⁶ W t = 1 năm = 365 ngày = 365 × 24 × 3600 giây = 31 536 000 giây 2. Tính năng lượng điện sản xuất được trong 1 năm: E_điện = P × t = 500 × 10⁶ W × 31 536 000 s = 1,5768 × 10¹⁶ J 3. Tính tổng năng lượng tỏa ra từ phản ứng phân hạch cần thiết (có tính đến hiệu suất): E_tổng = E_điện / H = (1,5768 × 10¹⁶ J) / 0,25 = 6,3072 × 10¹⁶ J 4. Đổi năng lượng giải phóng từ mỗi phân hạch sang đơn vị Joule: E₀ = 200 MeV = 200 × 1,6 × 10^-13 J = 3,2 × 10^-11 J 5. Tính số hạt nhân ²³⁵₉₂U cần phân hạch: N = E_tổng / E₀ = (6,3072 × 10¹⁶ J) / (3,2 × 10^-11 J/hạt) = 1,971 × 10²⁷ hạt 6. Tính khối lượng nhiên liệu ²³⁵₉₂U cần tiêu thụ: Khối lượng mol của ²³⁵₉₂U là M = 235 g/mol. m = (N / N_A) × M = (1,971 × 10²⁷ / (6,022 × 10²³ mol^-1)) × 235 g/mol m ≈ 769154,765 g m ≈ 769,154765 kg Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, ta được m ≈ 769,15 kg.

Giải thích: Phản ứng nhiệt hạch là quá trình hai hay nhiều hạt nhân nguyên tử nhẹ hợp nhất lại với nhau để tạo thành một hạt nhân nặng hơn, giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ. Để các hạt nhân nhẹ có thể vượt qua lực đẩy tĩnh điện Coulomb (lực đẩy giữa các proton mang điện dương) và kết hợp lại, chúng cần có động năng rất lớn, tương ứng với nhiệt độ cực cao (hàng triệu độ C) và áp suất rất cao để tăng xác suất va chạm và duy trì phản ứng.

Giải thích: Bán kính hạt nhân R tỉ lệ với căn bậc ba của số khối A (R ≈ R₀A^1/3), trong đó R₀ là một hằng số thực nghiệm (khoảng 1,2 fm). Công thức này cho thấy thể tích hạt nhân tỉ lệ thuận với số khối, phù hợp với giả thuyết mật độ khối lượng hạt nhân là xấp xỉ như nhau đối với mọi hạt nhân.

Giải thích: Độ hụt khối của phản ứng: Δm = (m_D + m_T) - (m_He + m_n) = (2,0135 + 3,0155) - (4,0015 + 1,0087) = 5,0290 - 5,0102 = 0,0188 u.
Năng lượng tỏa ra từ một phản ứng: E = Δm × 931,5 = 0,0188 × 931,5 = 17,5122 MeV.
Để tính năng lượng tỏa ra trên 1 gam đơteri (²₁D), ta cần biết số hạt nhân đơteri trong 1 gam.
Số hạt nhân đơteri trong 1 mol (2,0135 g) là N_A = 6,022 × 10²³ hạt.
Năng lượng tỏa ra khi 1 mol đơteri tham gia phản ứng: E_mol = E × N_A = 17,5122 MeV × 6,022 × 10²³ = 1,0546 × 10²⁵ MeV.
Đổi sang Jun: E_mol = 1,0546 × 10²⁵ MeV × 1,602 × 10^-13 J/MeV = 1,6895 × 10¹² J.
Năng lượng tỏa ra trên 1 gam đơteri: E_g = E_mol / m_{mol D} = (1,6895 × 10¹² J) / (2,0135 g) ≈ 8,381 × 10¹¹ J/g.
Làm tròn đến 2 chữ số thập phân: 8,38 × 10¹¹ J/g.

Giải thích: Chu kì bán rã (T) là khoảng thời gian để một nửa số hạt nhân của một chất phóng xạ bị phân rã. Thời gian sống trung bình (τ) là trung bình cộng thời gian sống của tất cả các hạt nhân trong một mẫu chất phóng xạ. Mối liên hệ giữa chúng là τ = 1/λ, và T = ln2/λ, trong đó λ là hằng số phóng xạ. Từ đó suy ra τ = T / ln2.

Giải thích: Số chu kì bán rã đã trôi qua là n = t/T = 36 giờ / 12 giờ = 3.
Số hạt nhân còn lại sau thời gian t là N = N₀ × (1/2)ⁿ = N₀ × (1/2)³ = N₀ / 8.
Số hạt nhân đã bị phân rã là ΔN = N₀ - N = N₀ - N₀/8 = (7/8)N₀.
Theo đề bài, ΔN = 1,05 × 10¹⁵ hạt.
Vậy, N₀ = ΔN × (8/7) = (1,05 × 10¹⁵) × (8/7) = 1,2 × 10¹⁵ hạt.
Làm tròn đến 2 chữ số thập phân: 1,20 × 10¹⁵.

Giải thích: Thanh điều khiển trong lò phản ứng hạt nhân có vai trò hấp thụ các neutron thừa, từ đó kiểm soát số lượng neutron có sẵn để duy trì phản ứng dây chuyền ở tốc độ mong muốn. Điều này giúp điều chỉnh công suất của lò phản ứng, ngăn chặn phản ứng trở nên quá nhanh hoặc quá chậm. Các chất làm chậm neutron (moderator) như nước nặng, nước nhẹ hay graphit có vai trò làm chậm neutron, còn thanh điều khiển có vai trò hấp thụ neutron.

Giải thích: Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân được định nghĩa là năng lượng liên kết tính trên một nuclon (proton hoặc neutron). Nó đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững. Năng lượng liên kết riêng đạt cực đại ở các hạt nhân có số khối trung bình (khoảng A = 50 đến 70).

Giải thích: Áp dụng các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân: 1. Bảo toàn số khối (A): 27 + 1 = 24 + A_X ⇒ A_X = 28 - 24 = 4. 2. Bảo toàn điện tích (Z): 13 + 0 = 11 + Z_X ⇒ Z_X = 13 - 11 = 2. Hạt nhân có số khối A=4 và điện tích Z=2 là hạt nhân Heli (⁴₂He). Do đó, X là ⁴₂He.

Giải thích: A. Sai. Tia gamma không phải là dòng hạt electron. Dòng hạt electron là tia beta (β-). B. Sai. Tia gamma có khả năng ion hóa yếu nhất trong các loại bức xạ α, β, γ. C. Đúng. Tia gamma là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (năng lượng rất cao), tương tự tia X nhưng có nguồn gốc từ hạt nhân. D. Sai. Vì là sóng điện từ không mang điện tích, tia gamma không bị lệch trong điện trường và từ trường.

Giải thích: Các neutron sinh ra trong phản ứng phân hạch là neutron nhanh. Để tăng xác suất gây ra các phản ứng phân hạch tiếp theo (phản ứng dây chuyền), các neutron này cần được làm chậm lại thành neutron nhiệt. Chất làm chậm (moderator) có vai trò chính là làm chậm các neutron nhanh này thông qua các va chạm đàn hồi với hạt nhân của chất làm chậm, nhưng không hấp thụ chúng quá nhiều.

Giải thích: Theo định luật phóng xạ, số hạt nhân còn lại sau thời gian t là N = N₀ × (1/2)^t/T. Ta có N = N₀/8. Vậy N₀/8 = N₀ × (1/2)^t/T. Suy ra 1/8 = (1/2)^t/T. Vì 1/8 = (1/2)³, nên ta có 3 = t/T. Thay t = 20 ngày vào, ta được 3 = 20/T. Vậy T = 20/3 ≈ 6.67 ngày.

Giải thích: Số proton (Z) là số nguyên tử, quyết định nguyên tố hóa học. Trong trường hợp này Z = 20, là nguyên tố Canxi (Ca).
Số khối (A) là tổng số proton và neutron trong hạt nhân. A = Z + N = 20 + 22 = 42.
Vậy kí hiệu của hạt nhân là ⁴²₂₀Ca.

Giải thích: Hạt nhân ¹⁶₈O có số proton Z = 8 và số neutron N = A - Z = 16 - 8 = 8.
Độ hụt khối của hạt nhân là:
Δm = Zm_p + Nm_n - m_{hạt nhân}
Δm = 8 × 1,0073 u + 8 × 1,0087 u - 15,9905 u
Δm = 8,0584 u + 8,0696 u - 15,9905 u
Δm = 16,1280 u - 15,9905 u = 0,1375 u
Năng lượng liên kết của hạt nhân là:
W_lk = Δm × 931,5 MeV/c² = 0,1375 × 931,5 MeV = 128,08125 MeV
Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclon (số khối A):
W_{lk riêng} = W_lk / A = 128,08125 MeV / 16 = 8,005078125 MeV/nuclon
Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, ta được 8,01 MeV/nuclon.

Giải thích: Phóng xạ β^- là quá trình một neutron trong hạt nhân biến đổi thành một proton, một electron (β^-) và một phản neutrino. Phương trình phản ứng có dạng:
^A_ZX → ^A_Z+1Y + ⁰_-1e + ν̅
Trong trường hợp này, hạt nhân mẹ là ¹⁴₆C.
Số khối A không đổi (14).
Số proton Z tăng 1 (từ 6 lên 7).
Nguyên tố có Z = 7 là Nitơ (N).
Vậy hạt nhân con X là ¹⁴₇N.

Giải thích: Hoạt độ phóng xạ (H) được tính bằng công thức H = λN, trong đó λ là hằng số phóng xạ và N là số hạt nhân phóng xạ.
Hằng số phóng xạ λ có mối liên hệ với chu kì bán rã T là λ = ln2 / T.
Đổi chu kì bán rã sang giây: T = 15 giờ = 15 × 3600 giây = 54000 giây.
Hằng số phóng xạ: λ = 0,693 / 54000 s^-1 ≈ 1,28333 × 10^-5 s^-1.
Hoạt độ phóng xạ ban đầu: H₀ = λN₀
H₀ = (1,28333 × 10^-5 s^-1) × (2,4 × 10¹⁶ hạt)
H₀ ≈ 3,079992 × 10¹¹ Bq
Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, ta được H₀ ≈ 3,08 × 10¹¹ Bq.

Giải thích: Đồng vị phóng xạ ⁶⁰Co là một nguồn phát tia gamma mạnh. Tia gamma có khả năng xuyên thấu cao và mang năng lượng lớn, có thể tiêu diệt các tế bào ung thư. Do đó, ⁶⁰Co được sử dụng rộng rãi trong xạ trị để điều trị ung thư, đặc biệt là trong các máy xạ trị cobalt.

Giải thích: Lực hạt nhân là lực tương tác mạnh, có tầm tác dụng rất ngắn (khoảng 10^-15 m), không phụ thuộc vào điện tích của các nuclon (tức là lực hút giữa proton-proton, neutron-neutron và proton-neutron đều như nhau). Đây là lực mạnh nhất trong tự nhiên, giữ các nuclon lại với nhau trong hạt nhân.

Giải thích: Hạt nhân ²⁷₁₃Al có Z = 13 proton và N = A - Z = 27 - 13 = 14 neutron.
Độ hụt khối của hạt nhân là:
Δm = Zm_p + Nm_n - m_Al
Δm = (13 × 1,0073 u) + (14 × 1,0087 u) - 26,9815 u
Δm = 13,0949 u + 14,1218 u - 26,9815 u
Δm = 27,2167 u - 26,9815 u = 0,2352 u
Năng lượng liên kết của hạt nhân là:
W_lk = Δm × 931,5 MeV/c²
W_lk = 0,2352 × 931,5 MeV ≈ 219,1068 MeV
Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, ta được 219,11 MeV.

Giải thích: Hiện tượng phóng xạ là một quá trình biến đổi hạt nhân mang tính tự phát và ngẫu nhiên. Nó không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố vật lý hay hóa học bên ngoài như nhiệt độ, áp suất, điện trường, từ trường hay các phản ứng hóa học. Chu kì bán rã của một chất phóng xạ là một hằng số đặc trưng cho chất đó.

Giải thích: Năng lượng tỏa ra từ một phản ứng phân hạch là:
E_{phản ứng} = 200 MeV = 200 × 1,602 × 10^-13 J = 3,204 × 10^-11 J.
Tổng năng lượng cần sản xuất mỗi ngày là E_tổng = 1,5 × 10¹² J.
Số phản ứng phân hạch cần thiết mỗi ngày là:
N = E_tổng / E_{phản ứng}
N = (1,5 × 10¹² J) / (3,204 × 10^-11 J/phản ứng)
N ≈ 4,68165 × 10²² phản ứng
Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, ta được 4.68E+22.

Giải thích: Khối lượng tới hạn (critical mass) là khối lượng tối thiểu của vật liệu phân hạch (như ²³⁵U hoặc ²³⁹Pu) cần thiết để duy trì phản ứng dây chuyền tự lực. Nếu khối lượng nhỏ hơn khối lượng tới hạn, quá nhiều neutron sẽ thoát ra khỏi khối vật liệu mà không gây ra phản ứng phân hạch mới, khiến phản ứng dây chuyền không thể duy trì.