Forces Nucléaires
Trois forces en action dans le noyau et leur hiérarchie
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(Les forces faibles)
Trois types de forces entrent en compétition dans le noyau. La principale est la force ou interaction nucléaire ou forte qui assure la cohésion des noyaux car est attractive. Elle est responsable aussi de la radioactivité alpha. La seconde, appelée électromagnétique, est répulsive mais moins intense. La troisième force est appelée "interaction faible". Ni attarctive, ni répulsive, elle agit à l’intérieur même des nucléons. Elle transforme une espèce de nucléon (proton ou neutron) dans l’autre espèce et vice-versa, provoquant la radioactivité bêta. La stabilité ou l'instabilité d'un noyau sont le résultat de la compétition entre ces trois interactions.
Le noyau est pratiquement incompressible. En son sein, protons et neutrons sont en contact comme les molécules d'un liquide.
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Une colle nucléaire ...
La cohésion de la matière nucléaire est assurée par une attraction extrêmement intense qui l'emporte sur la répulsion due à la charge électrique des protons. Cette « interaction forte » est à courte portée car un proton ou un neutron ne ressentent pas d'effets à distance d'un noyau . L'attraction se fait fortement sentir dès que le nucléon (ici un neutron) entre en contact avec le noyau qui est capturé. Cette « colle nucléaire » a été représentée sur la figure enrobant nucléons et les noyaux.
 IN2P3 |
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Ils tiennent ensemble sous l'effet d'une interaction de contact, appelée « nucléaire » ou forte, car il s'agit de la force dominante. Bien qu'extrêmement intense, l'interaction nucléaire est restée longtemps insoupçonnée, parce qu'elle est à très courte portée. Elle le serait encore, sans la découverte en 1896 de la radioactivité. Cette courte portée se manifeste par le fait que des neutrons peuvent passer au voisinage immédiat d'un noyau sans être captés.
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La répulsion électrique des protons
Forces faibles et économies d'énergie
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Des forces de répulsion électromagnétiques s'exercent dans le noyau entre charges électriques de même signe. Ces charges sont portées par les protons. Les protons étant pratiquement au contact, il faut que les forces nucléaires attractives soient très intenses pour vaincre la répulsion de ces charges confinées dans une minuscule sphère dont le rayon est de quelques millionièmes de milliardième de mètre.
La troisième force présente dans le noyau est une force discrète. Elle joue pourtant un rôle fondamental dans l'univers. Sans la « force faible », le soleil s'arrêterait de briller parce qu'il ne pourrait pas fusionner l'hydrogène en deutérium. En rendant possible, si le bilan énergétique le permet, de transformer un proton en neutron ou inversement, la force faible dépeuple les coteaux de la vallée de stabilité et rassemble tous les noyaux au fond de la vallée.
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Sans l'intervention des forces faibles, nous aurions bien davantage que 287 nucléides « naturels » dans notre environnement. L'expulsion d’un proton ou neutron coûte de l'énergie et faute de pouvoir transformer l'un dans l'autre plusieurs milliers de noyaux radioactifs deviendraient stables.
Sujets voisins : Carte des noyaux, Mécanismes de la radioactivité, Synthèse des noyaux
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Voir aussi :
La vallée de stabilité
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