Radioactivités et réactions nucléaires/Masse et énergie

Lors d'une réaction nucléaire, il n'y a pas de conservation de la masse du système puisque les éléments chimiques ne sont pas conservés. D'autre part, on s'est aperçu que la masse théorique d'un noyau est différent de sa masse réelle. Que deviennent ces variations de masse ?

L'équivalence entre la masse et de l'énergie décrit par Einstein, E = mc², a permis d'expliquer les variations de masse observées.

Réactions nucléaires et énergie libérée

Après une réaction nucléaire la masse du système est plus faible qu'avant la réaction. Cette perte de masse (Δm = m_f − m_i < 0) est liée à l'énergie libérée par la réaction par la relation :

$E_{\text{libérée}}=|\mathrm{\Delta }m|c^2$

Défaut de masse d'un noyau et énergie de liaison

Les mesures montrent que la masse des nucléons qui constituent un noyau est supérieure à la masse du noyau : c'est le défaut de masse (DM).

$DM=m_{\text{nucléons}}-m_{\text{noyau}}$ où $DM>0$

Ce défaut de masse est associé à l'énergie permettant la liaison des nucléons d'un noyau par la relation :

$E_{\text{liaison du noyau}}=DM\times c^2$

Pour comparer la stabilité de deux noyaux, il suffit de diviser cette énergie de liaison par le nombre de nucléons dans le noyau afin d'obtenir l'énergie de liaison par nucléon, noté :

$E_{\text{liaison par nucléon}}=\frac{E_{\text{liaison du noyau}}}{A}$

Plus l'énergie de liaison par nucléon est faible et plus le noyau sera instable.