LA COHÉSION DES PROTONS ET DES NEUTRONS AU SEIN DU NOYAU ATOMIQUE

Les constituants de la matière sont des atomes comprenant un noyau et des électrons qui tournent autour (Voir dossier pédagogique L'atome). Pénétrons maintenant au cœur de l’atome, dans le noyau. Celui-ci est un assemblage de protons et de neutrons concentrés dans un très petit volume et soumis à deux forces différentes : la force nucléaire forte et la force électrique.
Le noyau atomique est très petit (environ 10-12 mm) comparé à l’atome (10-7 mm).
La force électrique n’agit que sur des particules chargées, attirant celles qui sont de signe opposé et repoussant celles de même signe. Cette force agissant à “longue” distance permet aux électrons, porteurs d’une charge négative, d’être retenus autour du noyau chargé positivement.
Les neutrons, en raison de leur absence de charge, ne sont pas soumis à la force électrique. Par contre, les protons, tous de même signe, ont tendance à se repousser. Pourtant, dans le noyau, les protons et les neutrons restent bien associés. Cette constatation permet de dire que la force nucléaire, qui n’agit qu’à très “courte” distance sur les protons et les neutrons, est plus intense pour ces courtes distances que la force électrique.
Cependant, la force nucléaire ne peut pas compenser à l’infini la force électrique pour la cohésion des protons et des neutrons dans les noyaux. Lorsqu’il y a beaucoup de protons, les noyaux des atomes sont moins liés et deviennent instables.

“La célèbre formule d’Einstein, E = mc2, exprime l’équivalence entre la masse et l’énergie.”

L'ÉQUIVALENCE ENTRE L'ÉNERGIE ET LA MASSE

Par des techniques très précises, il est possible de mesurer la masse d’un noyau, celle d’un proton isolé ou d’un neutron isolé. La masse du noyau est inférieure à la somme des masses de chacun de ses nucléons. Qu’est devenue la masse manquante ? En fait, cette masse ne disparaît pas mais se transforme en énergie. La célèbre formule d’Einstein, E = mc2,