La physique nucléaire est la description et l'étude du comportement du principal constituant de l'atome: le noyau atomique.

Énergie de liaison du noyau

C'est l'énergie nécessaire à la destruction du noyau, c'est-à-dire à la séparation des nucléons.

On observe en effet que sa masse diffère de la somme des masses de ses constituants. Lors de la destruction du noyau, il y a augmentation de la masse du système.

Le défaut de masse est la différence de la somme des masses des nucléons et de celle du noyau. Cette différence se retrouve sous forme d'énergie E grâce au principe d'équivalence masse-énergie (E = m c²) d'Einstein.

L'énergie de liaison par nucléon s'écrit E / 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'aux fer 56 et décroît ensuite.

Réactions nucléaires

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 (que nous noterons respectivement ¹₁p, ¹₀n), mais également électrons ⁰_-1e et positons ⁰₁e. Toutes les transformations de noyaux tendant à produire des noyaux moyens vont permettre de libérer de l'énergie nucléaire, venant de la perte de masse.

Les réactions nucléaires sont de type fission (un noyau lourd se brise en plusieurs) ou de type fusion (plusieurs noyaux legers fusionnent).

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): nu désigne l'émission d'un neutrino

1. ²⁷₁₃Al + ⁴₂He -> ³⁰₁₅P + ¹₀n
2. ³⁰₁₅P -> ³⁰₁₄Si + ⁰₁e + nu