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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 électrique positive, et de neutrons, de charge électrique nulle. La répulsion coulombienne tend à séparer les protons. C'est l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) forte, portée par les gluons, qui permet d'assurer la stabilité du noyau.

Énergie de liaison

L'énergie de liaison B d'un noyau atomique (Le noyau atomique désigne la région située au centre d'un atome constituée de protons et de neutrons (les nucléons). La taille du noyau (10-15 m) est considérablement plus petite que celle de l'atome...) 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 (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de nucléons).

Défaut de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...)

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)c2 = Zmpc2 + (AZ)mnc2B(A,Z),

où apparaissent les masses mp et mn 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 (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la...) 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.

Energie 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 (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant que le molybdène ou l'arsenic, quatre...), 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.
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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