Les noyaux sont les noyaux minuscules, denses et chargés positivement, composés de protons et de neutrons. Ils possèdent une variété de propriétés qui influencent leur comportement et leurs interactions:
1. Taille et densité:
* Taille: Les noyaux sont incroyablement petits, avec des rayons allant de 1 à 10 semtomètres (1 fm =10⁻¹⁵ m).
* densité: Les noyaux sont extrêmement denses, avec des densités d'environ 10½ g / cm³, des milliards de fois plus denses que la matière ordinaire. Cette densité élevée est due à la forte force nucléaire qui emballe étroitement les protons et les neutrons ensemble.
2. Charge:
* charge positive: La charge positive d'un noyau est déterminée par le nombre de protons qu'il contient, connue sous le nom de nombre atomique (z). Cette charge est responsable des interactions électrostatiques avec les électrons et autres particules chargées.
* Charge neutre: La charge globale d'un atome est neutre car la charge positive du noyau est équilibrée par la charge négative des électrons en orbite.
3. Messe:
* Unité de masse atomique (AMU): La masse d'un noyau est principalement déterminée par le nombre de protons et de neutrons, collectivement appelés nucléons. Une unité de masse atomique (AMU) est approximativement égale à la masse d'un proton ou d'un neutron.
* défaut de masse et énergie de liaison: La masse d'un noyau est légèrement inférieure à la somme des masses de ses protons et neutrons individuels. Cette différence de masse, connue sous le nom de défaut de masse, représente l'énergie libérée lors de la formation du noyau, appelé énergie de liaison.
4. Stabilité:
* Décriture radioactive: Certains noyaux sont instables et subissent une décroissance radioactive, émettant des particules ou de l'énergie pour se transformer en configurations plus stables.
* isotopes stables: De nombreux noyaux sont stables et ne se décomposent pas. La stabilité d'un noyau est influencée par des facteurs tels que le rapport des protons aux neutrons et la présence de «nombres magiques» de protons ou de neutrons.
5. Spin et moment magnétique:
* Spin nucléaire: Les noyaux ont un moment angulaire intrinsèque appelé spin nucléaire, qui peut être quantifié et entraîne un moment magnétique nucléaire.
* Résonance magnétique nucléaire (RMN): Le moment magnétique nucléaire est utilisé dans des techniques telles que la résonance magnétique nucléaire (RMN) pour étudier la structure et la dynamique des molécules.
6. Réactions nucléaires:
* fusion: Les noyaux plus légers peuvent se combiner pour former des noyaux plus lourds, libérant d'énormes quantités d'énergie. Ce processus alimente les étoiles et les bombes à hydrogène.
* fission: Les noyaux plus lourds peuvent se diviser en noyaux plus petits, libérant de l'énergie. Ce processus est utilisé dans les centrales nucléaires et les bombes atomiques.
7. Force nucléaire:
* Force nucléaire forte: Cette force à courte portée mais puissante maintient les nucléons ensemble malgré la répulsion électrostatique entre les protons. C'est la force la plus forte connue dans la nature.
* Force nucléaire faible: Cette force est responsable de la désintégration radioactive et d'autres processus impliquant des changements dans la composition des noyaux.
8. Fission et fusion nucléaires:
* fission: Le fractionnement d'un noyau lourd en deux noyaux plus légers ou plus, libérant une énorme quantité d'énergie. Ce processus est utilisé dans les centrales nucléaires et les bombes atomiques.
* fusion: La fusion de deux noyaux légers ou plus dans un noyau plus lourd, libérant également une grande quantité d'énergie. Ce processus alimente les étoiles et est le but des futures centrales de fusion.
Comprendre les propriétés des noyaux est crucial dans divers domaines, notamment la physique nucléaire, la chimie, l'astrophysique et la médecine. Ils régissent le comportement des atomes, la stabilité des éléments et le fonctionnement de l'énergie nucléaire.
