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Chapitre 8 • Réactions nucléaires et notions de radioactivité
98
La relation d'Einstein /'iE = D.M.c
2 , détaillée dans le paragraphe 7.3.3 du chapitre précédent, nous indique alors qu'à cette variation de masse l'im (~x) peut être
associée une variation d'énergie interne, notée conventionnellement B (A,Z):
B (A,Z) = l'im (~x) .c
2
(8.12)
et appelée énergie de liaison du noyau.
L'énergie de liaison B (A ,Z) est en fait la différence entre l'énergie de masse des
constituants du noyau séparés et éloignés les uns des autres à l'infini et l'énergie de
masse de ces mêmes constituants lorsqu'ils sont liés entre eux au sein du noyau. Cette
énergie potentielle de formation est donc également l'énergie qu'il faut fournir à un
noyau pour le dissocier en ses constituants élémentaires, c'est-à-dire en neutrons et
protons.
Par exemple, l'énergie de liaison d'un noyau de carbone-12 vaut :
Eliaison (1
2
c) = B(12,6) ~ 1,48.1017 l ~ 92,16MeV
L'énergie de liaison nucléaire B (A ,Z) ne doit pas être confondue avec 1 'énergie de
liaison atomique, ou énergie d'ionisation, EJ, qui correspond à l'énergie à fournir à
un atome pour lui arracher un (ou des) électron(s).
Pour rendre compte de la stabilité des noyaux, on utilise en fait plutôt l'énergie de
liaison par nucléon B/A qui traduit l'énergie moyenne qu'il faut fournir à un noyau
pour lui arracher un nucléon. Ainsi, selon cette approche (qualifiée de modèle de la
goutte liquide), plus B/A est important, plus le noyau correspondant est stable.
Il existe actuellement 80 éléments qui ont au moins un isotope stable, et il y a en
tout 254 nucléides ~X stables connus.
Un noyau est dit instable si son assemblage de nucléons ne perdure pas dans le
temps (du moins à l'échelle de l'âge de l'Univers). Cette modification, appelée désintégration radioactive, est aléatoire mais peut être caractérisée par une durée de vie
moyenne (section 8.3). Il existe plusieurs milliers de nucléides instables dont les durées de vie s'étalent sur près de 30 ordres de grandeurs, de quelques fractions de
seconde à quelques milliards d'années.
La désintégration radioactive d'un noyau peut prendre plusieurs formes : division
en plusieurs noyaux plus légers (fission, réaction a), transformation d' un neutron en
proton (réactions /3) ... Pour les noyaux légers comme ceux des isotopes de l'hydrogène, il peut y avoir des réactions de fusion conduisant à la création d'un noyau plus
lourd avec dégagement d' une grande quantité d'énergie.
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Chapitre 8 • Réactions nucléaires et notions de radioactivité
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La relation d'Einstein /'iE = D.M.c
2 , détaillée dans le paragraphe 7.3.3 du chapitre précédent, nous indique alors qu'à cette variation de masse l'im (~x) peut être
associée une variation d'énergie interne, notée conventionnellement B (A,Z):
B (A,Z) = l'im (~x) .c
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(8.12)
et appelée énergie de liaison du noyau.
L'énergie de liaison B (A ,Z) est en fait la différence entre l'énergie de masse des
constituants du noyau séparés et éloignés les uns des autres à l'infini et l'énergie de
masse de ces mêmes constituants lorsqu'ils sont liés entre eux au sein du noyau. Cette
énergie potentielle de formation est donc également l'énergie qu'il faut fournir à un
noyau pour le dissocier en ses constituants élémentaires, c'est-à-dire en neutrons et
protons.
Par exemple, l'énergie de liaison d'un noyau de carbone-12 vaut :
Eliaison (1
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L'énergie de liaison nucléaire B (A ,Z) ne doit pas être confondue avec 1 'énergie de
liaison atomique, ou énergie d'ionisation, EJ, qui correspond à l'énergie à fournir à
un atome pour lui arracher un (ou des) électron(s).
Pour rendre compte de la stabilité des noyaux, on utilise en fait plutôt l'énergie de
liaison par nucléon B/A qui traduit l'énergie moyenne qu'il faut fournir à un noyau
pour lui arracher un nucléon. Ainsi, selon cette approche (qualifiée de modèle de la
goutte liquide), plus B/A est important, plus le noyau correspondant est stable.
Il existe actuellement 80 éléments qui ont au moins un isotope stable, et il y a en
tout 254 nucléides ~X stables connus.
Un noyau est dit instable si son assemblage de nucléons ne perdure pas dans le
temps (du moins à l'échelle de l'âge de l'Univers). Cette modification, appelée désintégration radioactive, est aléatoire mais peut être caractérisée par une durée de vie
moyenne (section 8.3). Il existe plusieurs milliers de nucléides instables dont les durées de vie s'étalent sur près de 30 ordres de grandeurs, de quelques fractions de
seconde à quelques milliards d'années.
La désintégration radioactive d'un noyau peut prendre plusieurs formes : division
en plusieurs noyaux plus légers (fission, réaction a), transformation d' un neutron en
proton (réactions /3) ... Pour les noyaux légers comme ceux des isotopes de l'hydrogène, il peut y avoir des réactions de fusion conduisant à la création d'un noyau plus
lourd avec dégagement d' une grande quantité d'énergie.