chapitre05

30/07/02 11:24

Page 82

CHAPITRE 5 NOYAUX, MASSE ET ÉNERGIE

1 Équivalence masse-énergie
1. Équivalence masse-énergie
● Einstein a montré que la masse constitue une forme d’énergie appelée énergie de masse. La relation entre la masse (en kg) d’une particule, au repos, et l’énergie (en J) qu’elle possède est :

E = m.c2 , avec c ≈

3,00.108

m.s–1,

vitesse de la lumière dans le vide.

● L’unité d’énergie utilisée en physique nucléaire est l’électron-volt (eV) et ses multiples (keV, MeV, GeV) :

1eV = 1,6.10–19 J .

2. Défaut de masse
La masse d’un noyau est inférieure à la somme des masses des nucléons le constituant.

●

On appelle défaut de masse d’un noyau, la différence entre la masse totale des nucléons séparés au repos et la masse du noyau constitué et au repos. Pour un noyau A X, le défaut de masse est :
Z

●

∆m = (Z.mp + (A-Z).mn) – mx , avec mx : masse du noyau, mp : masse du proton et mn : masse du neutron.
● La formation d’un noyau à partir de ses constituants s’accompagne d’une perte de masse, donc d’une émission d’énergie.

3. Énergie de liaison
● L’énergie de liaison est l’énergie qu’il faut fournir à un noyau au repos pour le dissocier en nucléons isolés et immobiles :

El + mnoyau.c2 = mnucléons.c2 .
● Pour un noyau

A
Z

X : El = mnucléons.c2 – mX.c2 = (Z.mp + (A – Z).mn)c2 – mX.c2.

On a : El = [(Z.mp + (A – Z).mn) – mX]c2, soit El = ∆m.c2 .
L’énergie de liaison est toujours positive.
82

chapitre05

cours

30/07/02 11:24

Page 83

savoir-faire

exercices

corrigés

4. Énergie de liaison par nucléon
● Pour juger de la stabilité d’un noyau et pour comparer les différents types de noyaux entre eux, il est nécessaire de considérer l’énergie
E
moyenne de liaison par nucléons, soit : l .

A

Cette énergie correspond à l’énergie nécessaire pour arracher un nucléon au noyau.
●

● Un noyau est d’autant plus stable que son énergie de liaison par nucléon