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La physique nucléaire est la description et l'étude du comportement du principal constituant de l'atome: le noyau atomique.
C'est l'énergie nécessaire à la séparation de tous nucléons afin de les porter à longue distance les uns des autres. Cette énergie apparaît alors dans le bilan de masse du système entre la configuration initiale et l'état final
Le défaut de masse est la différence de la somme des masses des nucléons isolés et de celle du noyau. Cette différence se retrouve sous forme d'énergie B 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 :
,
où apparaissent les masses des protons et des neutrons.
L'énergie de liaison par nucléon s'écrit B / A (A est le nombre de masse). Elle est comprise entre 7,4 MeV et 8,8 MeV. Faible pour les noyaux légers, elle augmente jusqu'au fer 56 et décroît ensuite. Ces différences entre les énergies de liaison interviennent dans les réactions de fusion et de fission.
Une réaction est dite nucléaire lorsqu'il y a modification de la nature d'un ou plusieurs noyaux. Participent alors à la réaction protons et neutrons (notés respectivement 11p, 10n), mais également d'autres particules, tels les électrons 0-1e, les positons 01e... Toutes les transformations de noyaux menant vers des noyaux moyens (vers le fer) vont permettre de libérer de l'énergie nucléaire, énergie cinétique des produits, au dépend de la masse.
Les réactions nucléaires sont de type fission (un noyau lourd se brise en plusieurs) ou de type fusion (plusieurs noyaux légers fusionnent). On rencontre de nombreuses réactions nucléaires dont certaines servent déjà à la production d'énergie (la fission de l'uranium), ou sont des espoirs futurs (fusion).
Les réactions de fusion ont été la source de la nucléosynthèse primordiale (de l'hydrogène vers l'hélium) puis le remplissage du tableau de Mendeliéev s'est effectué, et se continue, au sein des cœurs des étoiles.
Quelques exemples de réactions nucléaires :
Réaction de Rutherford: il n'y a pas conservation de la masse mais de l'énergie totale des particules.
147N + 42He → 178O + 11p
Réaction de Chadwick (1932):
94Be + 42He → 126C + 10n
Réaction de Joliot et Curie (1934): ν désigne l'émission d'un neutrino
Catégories: Nucléaire | Physique nucléaire
