Noyaux, masse, énergie
Après avoir traité l’aspect temporel des réactions nucléaires, on s’intéresse ici à l’aspect énergétique des réactions de fusion et de fission. D’où provient l’énergie des étoiles et comment est-elle produite dans les centrales nucléaires ? Est- il possible de convertir une masse en énergie ? C’est en 1905 qu’Albert Einstein énonce la plus célèbre formule de physique E = m.c2 . Que signifie cette équation ? 1. Comment calculer l’énergie de liaison d’un noyau ? L’énergie de liaison est l’énergie qu’il faut fournir à un noyau au repos pour le dissocier en nucléons isolés et immobiles.

L’énergie de liaison par nucléon est donnée par la relation : dans laquelle El, généralement exprimée en électronvolts (eV), représente l’énergie de liaison du noyau et A, le nombre de nucléons. Un électronvolt équivaut à 1,6.10-19 J. 2. Quel est le lien entre l’énergie de liaison et la stabilité d’un atome ? Un noyau est d’autant plus stable que son énergie de liaison par nucléon est grande. La courbe d’Aston représente l’opposé de l’énergie de liaison par nucléon (-E/A) des différents noyaux en fonction du nombre de nucléons (A). Cette courbe montre que les noyaux les plus stables possèdent une soixantaine de nucléons.

3. Quelle relation lie masse et énergie ? Toute particule au repos possède, du seul fait de sa masse, une énergie E0 = m.c2 . Dans cette expression : E0 représente l’énergie de masse, en joules (J), m représente la masse de la particule, en kilogrammes (kg), c représente la célérité de la lumière dans le vide, en mètres par seconde (m.s-1 ). La masse d’un noyau est toujours inférieure à celle de ses constituants pris séparément. Cette différence de masse est appelée défaut de masse. L’écart entre la masse des nucléons pris séparément et la masse d’un noyau X est donné par la relation dans laquelle mp , mn , et mX représentent les masses respectives du proton, du neutron et du noyau X.

L’énergie de liaison El d’un noyau, exprimée en