Dernière mise à jour : 2026-06-16

Énergie de liaison nucléaire

L'énergie de liaison nucléaire est l'énergie qui maintient un noyau atomique uni. Elle est égale à l'énergie qui serait nécessaire pour séparer le noyau en ses protons et neutrons individuels, et elle provient d'un fait remarquable : un noyau lié pèse légèrement moins que la somme de ses parties. Cette masse manquante — le défaut de masse — est convertie en énergie via le $E = mc^2$ d'Einstein.

Ce calculateur prend le nombre de protons $Z$, le nombre de neutrons $N$ et la masse atomique du neutre $M$ (en unités de masse atomique), et renvoie le défaut de masse, l'énergie de liaison totale et l'énergie de liaison par nucléon.

Comment fonctionne le modèle

Assembler un noyau à partir de nucléons libres libère de l'énergie ; pour le décomposer de nouveau, cette même énergie doit être fournie. La conservation de l'énergie exige alors que le noyau lié soit plus léger que ses constituants séparés d'exactement l'énergie de liaison divisée par $c^2$.

Les valeurs présentées ici utilisent la convention de masse atomique : vous saisissez la masse de l'atome neutre, non celle du noyau nu. L'avantage est que les $Z$ électrons de l'atome s'annulent face aux électrons déjà comptés dans les $Z$ atomes d'hydrogène utilisés pour les protons, si bien que les masses des électrons disparaissent automatiquement du calcul.

Formule

Le défaut de masse $\Delta m$ est exprimé en unités de masse atomique (u). Une unité de masse atomique correspond à environ 931,5 MeV d'énergie.

Exemple résolu

L'hélium-4 a Z = 2 protons, N = 2 neutrons et une masse atomique du neutre de $M = 4.002602\ \text{u}$.

Étape 1 — Défaut de masse :

Étape 2 — Énergie de liaison :

Étape 3 — Par nucléon :

L'énergie de liaison exceptionnellement élevée de l'hélium-4 explique sa grande stabilité et le fait qu'il soit émis en entier, sous forme de particule alpha, lors de la désintégration radioactive.

Énergie de liaison par nucléon pour quelques noyaux

Pertinence dans le monde réel

La courbe d'énergie de liaison par nucléon explique d'où vient l'énergie nucléaire. Elle monte fortement pour les noyaux légers, culmine près du fer-56 à environ 8,79 MeV par nucléon, et décroît lentement pour les éléments les plus lourds. Les noyaux légers libèrent de l'énergie en fusionnant vers le sommet, ce qui alimente le Soleil et les autres étoiles ; les noyaux lourds libèrent de l'énergie en se scindant vers lui, ce qui est la base de la fission nucléaire dans les réacteurs et les armes. Les deux processus déplacent les nucléons vers la région la plus solidement liée de la courbe.

Limite : masses idéalisées

Le calcul suppose des masses d'entrée précises et la convention de masse atomique. Les masses atomiques tabulées incluent déjà les énergies de liaison des électrons, qui sont négligeables comparées à l'énergie de liaison nucléaire et sont ignorées ici. Pour un travail précis sur les données nucléaires, utilisez des masses atomiques mesurées issues d'une évaluation récente ; pour comprendre la physique et produire des résultats de niveau scolaire, la formule ci-dessus est suffisante.