Liaison nucléaire

La liaison nucléaire est le phénomène qui assure la cohésion d'un noyau atomique.

Le noyau atomique est composé de protons, de charge électriques positive, et de neutron, de charge électrique nulle. La répulsion coulombienne tend à séparer les protons. C'est l'interaction fortes, portée par les gluon, qui permet d'assurer la stabilité du noyau.

Énergie de liaison

L'énergie de liaison B d'un noyau atomique est l'énergie qu'il faut fournir au noyau pour le dissocier en ses nucléons, qui s'attirent du fait de l'interaction forte. On définit également une énergie de liaison par nucléon : B/A (A étant le nombre de nucléons).

Défaut de masse

Cette énergie apparaît dans le bilan de masse du système : la masse du noyau est inférieure à la somme des masses de chacun de ses nucléons. Ce défaut de masse se retrouve sous forme d'énergie grâce au principe d'équivalence masse-énergie (E = m c²) d'Einstein. La masse M(A,Z) d'un noyau (dans son état fondamental) est alors donnée par l'équation suivante :

$M(A,Z)c^\{2\}=Zm\_pc^\{2\}+(A-Z)m\_nc^\{2\}-B(A,Z)$,

où apparaissent les masses $m\_p$ et $m\_n$ des protons et des neutrons.

L'énergie de liaison par nucléon n'est pas la même suivant le nucléide. Elle est comprise entre 2 MeV et 9 MeV. Faible pour les noyaux légers, elle augmente jusqu'au fer 56 et décroît ensuite. La forme de cette énergie peut être expliquée à l'aide de la formule de Bethe-Weizsäcker.

L'énergie de liaison par nucléon est l'énergie à fournir pour en arracher un nucléon.

Énergie nucléaire

Certaines transformations de noyaux vont libérer de l'énergie de liaison : c'est l'origine de l'énergie nucléaire. Ces transformations sont appelées réactions nucléaires. Elles sont de deux types (fusion et fission).

• Deux éléments légers (e.g. hydrogène, hélium) produiront un dégagement d'énergie en fusionnant.
• Les éléments lourds (e.g. uranium, plutonium) ne peuvent dégager de l'énergie que par la fission nucléaire. C'est la réaction de fission qui est mise en œuvre dans les centrales nucléaires.

Voir aussi

• Physique Nucléaire
• Noyau atomique
• Formule de Bethe-Weizsäcker (Courbe d'Aston)