Les noyaux des atomes sont hautement systèmes connectésà partir d'un grand nombre de nucléons.
Diviser complètement le noyau en ses composants et les retirer en longues distances les uns des autres, il est nécessaire de dépenser une certaine quantité de travail A.

L'énergie de liaison est l'énergie égale au travail qui doit être effectué pour diviser un noyau en nucléons libres.

Connexion E = - A

Selon la loi de conservation, l'énergie de liaison est simultanément égale à l'énergie libérée lors de la formation d'un noyau à partir de nucléons libres individuels.

Énergie de liaison spécifique

C'est l'énergie de liaison par nucléon.

Hormis les noyaux les plus légers, l'énergie de liaison spécifique est approximativement constante et égale à 8 MeV/nucléon. L'énergie de liaison spécifique maximale (8,6 MeV/nucléon) se trouve dans les éléments dont le nombre de masse est compris entre 50 et 60. Les noyaux de ces éléments sont les plus stables.

À mesure que les noyaux sont surchargés en neutrons, l’énergie de liaison spécifique diminue.
Pour les éléments en fin de tableau périodique, elle est égale à 7,6 MeV/nucléon (par exemple pour l'uranium).

Libération d'énergie résultant de la fission ou de la fusion nucléaire

Afin de diviser un noyau, une certaine énergie doit être dépensée pour vaincre forces nucléaires.
Afin de synthétiser un noyau à partir de particules individuelles, il est nécessaire de vaincre les forces répulsives coulombiennes (pour cela, il faut dépenser de l'énergie pour accélérer ces particules à des vitesses élevées).
Autrement dit, pour réaliser une fission nucléaire ou une synthèse nucléaire, une certaine énergie doit être dépensée.

Lorsqu'un noyau fusionne à de courtes distances, les forces nucléaires commencent à agir sur les nucléons, ce qui les fait se déplacer avec accélération.
Les nucléons accélérés émettent des rayons gamma dont l'énergie est égale à l'énergie de liaison.

A la sortie d’une réaction de fission ou de fusion nucléaire, de l’énergie est libérée.

Il est logique de procéder à une fission nucléaire ou à une synthèse nucléaire si le résultat, c'est-à-dire l'énergie libérée à la suite de la fission ou de la fusion sera supérieure à l'énergie dépensée
D'après le graphique, un gain d'énergie peut être obtenu soit par la fission (éclatement) de noyaux lourds, soit par la fusion de noyaux légers, ce qui se fait en pratique.

Défaut de masse

Les mesures des masses nucléaires montrent que la masse nucléaire (Nm) est toujours inférieure à la somme des masses au repos des neutrons libres et des protons qui la composent.

Lors de la fission nucléaire : la masse du noyau est toujours inférieure à la somme des masses au repos des particules libres formées.

Lors de la synthèse nucléaire : la masse du noyau résultant est toujours inférieure à la somme des masses au repos des particules libres qui l'ont formé.

Le défaut de masse est une mesure de l'énergie de liaison noyau atomique.

Le défaut de masse est égal à la différence entre la masse totale de tous les nucléons du noyau à l'état libre et la masse du noyau :

où Mya est la masse du noyau (extrait de l'ouvrage de référence)
Z – nombre de protons dans le noyau
mp – masse au repos d'un proton libre (extrait de l'ouvrage de référence)
N – nombre de neutrons dans le noyau
mn – masse au repos d'un neutron libre (extrait de l'ouvrage de référence)

Une diminution de masse lors de la formation d'un noyau signifie que l'énergie du système nucléonique diminue.

Calcul de l'énergie de liaison nucléaire

L'énergie de liaison d'un noyau est numériquement égale au travail qui doit être dépensé pour diviser un noyau en nucléons individuels, ou à l'énergie libérée lors de la synthèse de noyaux à partir de nucléons.
Une mesure de l’énergie de liaison d’un noyau est le défaut de masse.

La formule pour calculer l'énergie de liaison d'un noyau est la formule d'Einstein :
s'il existe un système de particules qui a une masse, alors un changement dans l'énergie de ce système entraîne un changement dans sa masse.

Ici, l’énergie de liaison du noyau est exprimée par le produit du défaut de masse par le carré de la vitesse de la lumière.

En physique nucléaire, la masse des particules est exprimée en unités de masse atomique (amu)

en physique nucléaire, il est d'usage d'exprimer l'énergie en électronvolts (eV) :

Calculons la correspondance de 1 amu. électronvolts :

Maintenant, la formule de calcul de l'énergie de liaison (en électronvolts) ressemblera à ceci :

EXEMPLE DE CALCUL DE L'ÉNERGIE DE LIAISON DU NOYAU D'UN ATOME D'HÉLIUM (He)

>

Forces nucléaires

Pour que les noyaux atomiques soient stables, les protons et les neutrons doivent être retenus à l’intérieur des noyaux par des forces énormes, plusieurs fois supérieures aux forces de répulsion coulombienne des protons. Les forces qui maintiennent les nucléons dans le noyau sont appelées nucléaire . Ils représentent une manifestation du type d’interaction le plus intense connu en physique : l’interaction dite forte. Les forces nucléaires sont environ 100 fois supérieures aux forces électrostatiques et des dizaines d’ordres de grandeur supérieures aux forces d’interaction gravitationnelle entre nucléons.

Les forces nucléaires ont les propriétés suivantes :

· avoir des forces attractives ;

· est-ce que les forces courte durée d'action(se manifeste à de petites distances entre les nucléons) ;

· les forces nucléaires ne dépendent pas de la présence ou de l'absence d'une charge électrique sur les particules.

Défaut de masse et énergie de liaison du noyau atomique

Le rôle le plus important en physique nucléaire est joué par le concept énergies de liaison nucléaire .

L'énergie de liaison d'un noyau est égale à l'énergie minimale qui doit être dépensée pour diviser complètement le noyau en particules individuelles. De la loi de conservation de l'énergie, il résulte que l'énergie de liaison est égale à l'énergie libérée lors de la formation d'un noyau à partir de particules individuelles.

L’énergie de liaison de n’importe quel noyau peut être déterminée en mesurant avec précision sa masse. Actuellement, les physiciens ont appris à mesurer les masses des particules – électrons, protons, neutrons, noyaux, etc. – avec une très grande précision. Ces mesures montrent que masse de n'importe quel noyau M I est toujours inférieur à la somme des masses de ses protons et neutrons constitutifs:

La différence de masse s'appelle défaut de masse. Par défaut de masse selon la formule d'Einstein E = MC 2, vous pouvez déterminer l'énergie libérée lors de la formation d'un noyau donné, c'est-à-dire l'énergie de liaison du noyau E St:

Cette énergie est libérée lors de la formation d’un noyau sous forme de rayonnement quanta γ.

B21 1), B22 1), B23 1), B24 1), B25 2)

Un champ magnétique

Si deux conducteurs parallèles sont connectés à une source de courant de sorte que électricité, puis selon la direction du courant qui les traverse, les conducteurs se repoussent ou s'attirent.

Une explication de ce phénomène est possible à partir de la position de l'émergence d'un type particulier de matière autour des conducteurs - un champ magnétique.

Les forces avec lesquelles interagissent les conducteurs porteurs de courant sont appelées magnétique.

Un champ magnétique- Ce type particulier matière, particularité qui est l'action sur une charge électrique en mouvement, des conducteurs porteurs de courant, des corps avec un moment magnétique, avec une force dépendant du vecteur vitesse de charge, de la direction du courant dans le conducteur et de la direction du moment magnétique du corps.

L’histoire du magnétisme remonte aux temps anciens, aux anciennes civilisations d’Asie Mineure. C'est sur le territoire de l'Asie Mineure, en Magnésie, que furent trouvées des roches dont les échantillons étaient attirés les uns vers les autres. En fonction du nom de la zone, ces échantillons ont commencé à être appelés « aimants ». Tout aimant en forme de barre ou de fer à cheval a deux extrémités appelées pôles ; C'est à cet endroit que ses propriétés magnétiques sont les plus prononcées. Si vous accrochez un aimant à une ficelle, un pôle pointera toujours vers le nord. La boussole est basée sur ce principe. Le pôle nord d’un aimant suspendu est appelé pôle nord (N) de l’aimant. Le pôle opposé s’appelle pôle Sud(S).

Pôles magnétiques intéragir ensemble: comme des poteaux repoussent et les opposés s'attirent. Concept similaire champ électrique, entourant une charge électrique, introduisent l'idée d'un champ magnétique autour d'un aimant.

En 1820, Oersted (1777-1851) découvrit que l'aiguille magnétique située à côté conducteur électrique, se déforme lorsque le courant circule à travers le conducteur, c'est-à-dire qu'un champ magnétique est créé autour du conducteur porteur de courant. Si nous prenons un cadre avec du courant, alors le champ magnétique externe interagit avec champ magnétique cadre et a un effet d'orientation sur celui-ci, c'est-à-dire qu'il existe une position du cadre dans laquelle le champ magnétique externe a un effet de rotation maximal sur lui, et il existe une position où le couple des forces est nul.

Le champ magnétique en tout point peut être caractérisé par le vecteur B, appelé vecteur d'induction magnétique ou induction magnétiqueà ce point.

L'induction magnétique B est un vecteur quantité physique, qui est la force caractéristique du champ magnétique en un point. Il est égal au rapport du moment mécanique maximum des forces agissant sur un cadre avec un courant placé dans un champ uniforme au produit de l'intensité du courant dans le cadre et sa surface :

La direction du vecteur induction magnétique B est considérée comme la direction de la normale positive au cadre, qui est liée au courant dans le cadre par la règle de la vis droite, avec un couple mécanique égal à zéro.

De la même manière que les lignes d’intensité du champ électrique ont été représentées, les lignes d’induction du champ magnétique sont représentées. La ligne de champ magnétique est une ligne imaginaire dont la tangente coïncide avec la direction B en un point.

Les directions du champ magnétique en un point donné peuvent également être définies comme la direction qui indique

le pôle nord de l'aiguille de la boussole placée à cet endroit. On pense que les lignes d’induction du champ magnétique sont dirigées depuis pôle Nord au sud.

La direction des lignes d'induction magnétique du champ magnétique créé par un courant électrique qui traverse un conducteur droit est déterminée par la règle de la vrille ou de la vis à droite. La direction des lignes d'induction magnétique est considérée comme le sens de rotation de la tête de vis, ce qui assurerait son mouvement de translation dans le sens du courant électrique (Fig. 59).

où n01 = 4 Pi 10 -7 Vs/(A·m). - constante magnétique, R - distance, I - intensité du courant dans le conducteur.

Contrairement aux lignes de tension champ électrostatique, qui commencent sur une charge positive et se terminent sur une charge négative, les lignes de champ magnétique sont toujours fermées. La charge magnétique est similaire charge électrique non-détecté.

Un tesla (1 T) est considéré comme une unité d'induction - l'induction d'un tel champ magnétique uniforme dans lequel une force de rotation maximale agit sur un cadre d'une superficie de 1 m2, à travers lequel circule un courant de 1 A. moment mécanique force égale à 1 N·m.

L'induction du champ magnétique peut également être déterminée par la force agissant sur un conducteur porteur de courant dans un champ magnétique.

Un conducteur porteur de courant placé dans un champ magnétique est soumis à une force ampère dont l'amplitude est déterminée par l'expression suivante :

où I est l'intensité du courant dans le conducteur, je- la longueur du conducteur, B est la grandeur du vecteur d'induction magnétique et est l'angle entre le vecteur et la direction du courant.

La direction de la force Ampère peut être déterminée par la règle de la main gauche : on place la paume de la main gauche de manière à ce que les lignes d'induction magnétique entrent dans la paume, on place quatre doigts dans le sens du courant dans le conducteur, puis le pouce plié montre la direction de la force Ampère.

En tenant compte du fait que I = q 0 nSv, et en substituant cette expression dans (3.21), nous obtenons F = q 0 nSh/B sin un. Le nombre de particules (N) dans un volume donné d'un conducteur est N = nSl, alors F = q 0 NvB sin un.

Déterminons la force exercée par le champ magnétique sur une particule chargée individuelle se déplaçant dans un champ magnétique :

Cette force est appelée force de Lorentz (1853-1928). La direction de la force de Lorentz peut être déterminée par la règle de la main gauche : on place la paume de la main gauche de manière à ce que les lignes d'induction magnétique pénètrent dans la paume, quatre doigts montrent la direction de déplacement de la charge positive, le grand le doigt plié montre la direction de la force de Lorentz.

La force d'interaction entre deux conducteurs parallèles transportant des courants I 1 et I 2 est égale à :

Où je- partie d'un conducteur située dans un champ magnétique. Si les courants sont dans le même sens, alors les conducteurs s'attirent (Fig. 60), s'ils sont dans le sens opposé, ils se repoussent. Les forces agissant sur chaque conducteur sont de même ampleur et de direction opposée. La formule (3.22) est fondamentale pour déterminer l'unité de courant 1 ampère (1 A).

Les propriétés magnétiques d'une substance sont caractérisées par une grandeur physique scalaire - la perméabilité magnétique, qui montre combien de fois l'induction B du champ magnétique dans une substance qui remplit complètement le champ diffère en ampleur de l'induction B 0 du champ magnétique dans un aspirateur:

Selon leurs propriétés magnétiques, toutes les substances sont divisées en diamagnétique, paramagnétique Et ferromagnétique.

Considérez la nature Propriétés magnétiques substances.

Les électrons dans la coquille des atomes d’une substance se déplacent sur différentes orbites. Pour simplifier, on considère que ces orbites sont circulaires, et chaque électron en orbite autour d’un noyau atomique peut être considéré comme un courant électrique circulaire. Chaque électron, comme un courant circulaire, crée un champ magnétique, que nous appelons orbital. De plus, un électron dans un atome possède son propre champ magnétique, appelé champ de spin.

Si, lorsqu'il est introduit dans un champ magnétique externe avec induction B 0, une induction B est créée à l'intérieur de la substance< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

DANS diamagnétique Dans les matériaux, en l'absence de champ magnétique externe, les champs magnétiques des électrons sont compensés et lorsqu'ils sont introduits dans un champ magnétique, l'induction du champ magnétique de l'atome devient dirigée contre le champ externe. Le matériau diamagnétique est poussé hors du champ magnétique externe.

U paramagnétique matériaux, l'induction magnétique des électrons dans les atomes n'est pas complètement compensée et l'atome dans son ensemble s'avère être comme un petit aimant permanent. Habituellement, dans une substance, tous ces petits aimants sont orientés de manière aléatoire et l'induction magnétique totale de tous leurs champs est nulle. Si vous placez un para-aimant dans un champ magnétique externe, alors tous les petits aimants - les atomes tourneront dans le champ magnétique externe comme les aiguilles d'une boussole et le champ magnétique dans la substance augmentera ( n >= 1).

Ferromagnétique sont les matériaux dans lesquels n" 1. Dans les matériaux ferromagnétiques, ce qu'on appelle des domaines sont créés, des régions macroscopiques d'aimantation spontanée.

Dans différents domaines, les inductions du champ magnétique ont diverses directions(Fig. 61) et dans un grand cristal

se compensent mutuellement. Lorsqu'un échantillon ferromagnétique est introduit dans un champ magnétique externe, les limites des domaines individuels se déplacent de sorte que le volume des domaines orientés le long du champ externe augmente.

Avec une augmentation de l'induction du champ externe B 0, l'induction magnétique de la substance magnétisée augmente. A certaines valeurs de B 0, l'induction cesse d'augmenter fortement. Ce phénomène est appelé saturation magnétique.

Fonctionnalité matériaux ferromagnétiques - le phénomène d'hystérésis, qui consiste en la dépendance ambiguë de l'induction dans le matériau à l'induction du champ magnétique externe lorsqu'il change.

La boucle d'hystérésis magnétique est une courbe fermée (cdc`d`c), exprimant la dépendance de l'induction dans le matériau à l'amplitude de l'induction du champ extérieur avec une évolution périodique assez lente de ce dernier (Fig. 62).

La boucle d'hystérésis est caractérisée par les valeurs suivantes : B s, Br, B c. B s - valeur maximale de l'induction matérielle à B 0s ; En r - induction résiduelle, égale à la valeur induction dans le matériau lorsque l'induction du champ magnétique externe diminue de B 0s à zéro ; -B c et B c - force coercitive - une valeur égale à l'induction du champ magnétique externe nécessaire pour faire passer l'induction dans le matériau de résiduelle à zéro.

Pour chaque ferromagnétique il existe une température (point de Curie (J. Curie, 1859-1906), au-dessus de laquelle le ferromagnétique perd ses propriétés ferromagnétiques.

Il existe deux manières d'amener un ferromagnétique magnétisé dans un état démagnétisé : a) chauffer au-dessus du point de Curie et refroidir ; b) magnétiser le matériau avec un champ magnétique alternatif d'amplitude lentement décroissante.

Les ferromagnétiques à faible induction résiduelle et force coercitive sont appelés magnétiques doux. Ils trouvent une application dans les appareils où les ferromagnétiques doivent souvent être remagnétisés (noyaux de transformateurs, générateurs, etc.).

Des ferromagnétiques magnétiquement durs, dotés d’une force coercitive élevée, sont utilisés pour fabriquer des aimants permanents.

B21 2) Effet photoélectrique. Photons

Effet photoélectrique a été découvert en 1887 par le physicien allemand G. Hertz et étudié expérimentalement par A. G. Stoletov en 1888-1890. L'étude la plus complète du phénomène de l'effet photoélectrique a été réalisée par F. Lenard en 1900. A cette époque, l'électron avait déjà été découvert (1897, J. Thomson), et il est devenu clair que l'effet photoélectrique (ou plus plus précisément, le photoeffet externe) consiste en l'éjection d'électrons d'une substance sous l'influence de la lumière tombant sur elle.

Le schéma du montage expérimental pour étudier l'effet photoélectrique est présenté sur la figure. 5.2.1.

Les expériences ont utilisé une bouteille sous vide en verre avec deux électrodes métalliques dont la surface a été soigneusement nettoyée. Une certaine tension a été appliquée aux électrodes U, dont la polarité pouvait être modifiée à l'aide d'une double clé. L'une des électrodes (cathode K) était éclairée à travers une fenêtre en quartz avec une lumière monochromatique d'une certaine longueur d'onde λ. À flux lumineux constant, la dépendance de l'intensité du photocourant a été prise je de la tension appliquée. En figue. 5.2.2 montre les courbes typiques d'une telle dépendance, obtenues à deux valeurs d'intensité flux lumineux, incident sur la cathode.

Les courbes montrent qu'à des tensions positives suffisamment élevées à l'anode A, le photocourant atteint la saturation, puisque tous les électrons éjectés de la cathode par la lumière atteignent l'anode. Des mesures minutieuses ont montré que le courant de saturation je n est directement proportionnel à l’intensité de la lumière incidente. Lorsque la tension à l’anode est négative, le champ électrique entre la cathode et l’anode inhibe les électrons. Seuls les électrons dont l'énergie cinétique dépasse | UE|. Si la tension à l'anode est inférieure à - U h, le photocourant s'arrête. Mesure U h, on peut déterminer l'énergie cinétique maximale des photoélectrons :

De nombreux expérimentateurs ont établi les principes de base suivants de l'effet photoélectrique :

1. L'énergie cinétique maximale des photoélectrons augmente linéairement avec l'augmentation de la fréquence lumineuse ν et ne dépend pas de son intensité.
2. Pour chaque substance, il existe un soi-disant bordure effet photo rouge , c'est-à-dire la fréquence la plus basse ν min à laquelle l'effet photoélectrique externe est encore possible.
3. Le nombre de photoélectrons émis par la lumière de la cathode en 1 s est directement proportionnel à l'intensité lumineuse.
4. L'effet photoélectrique est pratiquement sans inertie ; le photocourant se produit instantanément après le début de l'éclairage de la cathode, à condition que la fréquence lumineuse ν > ν min.

Toutes ces lois de l'effet photoélectrique contredisaient fondamentalement les idées de la physique classique sur l'interaction de la lumière avec la matière. Selon les concepts ondulatoires, lors de l'interaction avec une onde lumineuse électromagnétique, un électron accumulerait progressivement de l'énergie et il faudrait un temps considérable, en fonction de l'intensité de la lumière, pour que l'électron accumule suffisamment d'énergie pour s'envoler. cathode. Comme le montrent les calculs, ce temps doit être calculé en minutes ou en heures. Or, l'expérience montre que les photoélectrons apparaissent immédiatement après le début de l'éclairage de la cathode. Dans ce modèle, il était également impossible de comprendre l’existence de la limite rouge de l’effet photoélectrique. Théorie des vagues la lumière ne pouvait pas expliquer l'indépendance de l'énergie des photoélectrons de l'intensité du flux lumineux et la proportionnalité de l'énergie cinétique maximale à la fréquence de la lumière.

Ainsi, la théorie électromagnétique de la lumière était incapable d’expliquer ces schémas.

La solution a été trouvée par A. Einstein en 1905. Explication théorique Les modèles observés de l'effet photoélectrique ont été donnés par Einstein sur la base de l'hypothèse de M. Planck selon laquelle la lumière est émise et absorbée dans certaines parties, et l'énergie de chacune de ces parties est déterminée par la formule E = hν, où h– La constante de Planck. Einstein a franchi une nouvelle étape dans le développement des concepts quantiques. Il a conclu que la lumière a une structure discontinue (discrète). Onde électromagnétique se compose de parties séparées - quanta, nommé plus tard photons. Lorsqu'il interagit avec la matière, un photon transfère complètement toute son énergie hν un électron. L'électron peut dissiper une partie de cette énergie lors de collisions avec des atomes de matière. De plus, une partie de l’énergie électronique est dépensée pour surmonter la barrière de potentiel à l’interface métal-vide. Pour ce faire, l’électron doit effectuer une fonction de travail UN, en fonction des propriétés du matériau cathodique. L'énergie cinétique maximale que peut avoir un photoélectron émis par la cathode est déterminée par la loi de conservation de l'énergie :

Cette formule est généralement appelée L'équation d'Einstein pour l'effet photoélectrique .

Grâce à l'équation d'Einstein, toutes les lois de l'effet photoélectrique externe peuvent être expliquées. De l'équation d'Einstein il résulte dépendance linéaireénergie cinétique maximale sur la fréquence et indépendance de l'intensité lumineuse, existence d'une frontière rouge, effet photoélectrique sans inertie. Nombre total les photoélectrons quittant la surface de la cathode en 1 s doivent être proportionnels au nombre de photons incidents sur la surface pendant le même temps. Il en résulte que le courant de saturation doit être directement proportionnel à l'intensité du flux lumineux.

Comme il ressort de l’équation d’Einstein, la tangente de l’angle d’inclinaison de la droite exprimant la dépendance du potentiel de blocage U h à partir de la fréquence ν (Fig. 5.2.3), égal au rapport constante de Planck hà la charge électronique e:

Où c– vitesse de la lumière, λ cr – longueur d'onde correspondant à la limite rouge de l'effet photoélectrique. La plupart des métaux ont une fonction de travail UN est de plusieurs électrons-volts (1 eV = 1,602·10 –19 J). En physique quantique, l’électron-volt est souvent utilisé comme unité de mesure de l’énergie. La valeur de la constante de Planck, exprimée en électronvolts par seconde, est

Parmi les métaux, les éléments alcalins ont le travail de sortie le plus faible. Par exemple, le sodium UN= 1,9 eV, ce qui correspond à la limite rouge de l'effet photoélectrique λ cr ≈ 680 nm. Donc les connexions métaux alcalins utilisé pour créer des cathodes dans photocellules , conçu pour enregistrer la lumière visible.

Ainsi, les lois de l'effet photoélectrique indiquent que la lumière, lorsqu'elle est émise et absorbée, se comporte comme un flux de particules appelé photons ou quanta de lumière .

L'énergie des photons est

il s'ensuit que le photon a une quantité de mouvement

Ainsi, la doctrine de la lumière, après avoir accompli une révolution de deux siècles, revint aux idées de particules lumineuses - les corpuscules.

Mais il ne s’agissait pas là d’un retour mécanique à la théorie corpusculaire de Newton. Au début du XXe siècle, il est devenu évident que la lumière avait une double nature. Lorsque la lumière se propage, ses propriétés ondulatoires apparaissent (interférence, diffraction, polarisation), et lorsqu'elle interagit avec la matière, ses propriétés corpusculaires apparaissent (effet photoélectrique). Cette double nature de la lumière est appelée dualité onde-particule . Plus tard, la double nature des électrons et des autres particules élémentaires a été découverte. La physique classique ne peut pas donner modèle visuel combinaisons de vagues et propriétés corpusculaires aux microobjets. Le mouvement des micro-objets n'est pas régi par les lois de la mécanique newtonienne classique, mais par les lois mécanique quantique. La théorie du rayonnement du corps noir développée par M. Planck et la théorie quantique de l'effet photoélectrique d'Einstein sont à la base de cette science moderne.

B23 2) Théorie spéciale la relativité, comme toute autre théorie physique, peut être formulé sur la base de concepts et de postulats de base (axiomes) ainsi que de règles de correspondance avec ses objets physiques.

Concepts de base modifier le texte wiki]

Le système de référence représente un certain corps matériel choisi comme début de ce système, une méthode pour déterminer la position des objets par rapport au début du système de référence et une méthode pour mesurer le temps. On distingue généralement les systèmes de référence et les systèmes de coordonnées. L'ajout d'une procédure de mesure du temps à un système de coordonnées le « transforme » en un système de référence.

Un système de référence inertielle (IRS) est un système par rapport auquel un objet, non soumis à des influences extérieures, se déplace de manière uniforme et rectiligne. Il est postulé que les IFR existent et que tout système de référence se déplaçant de manière uniforme et rectiligne par rapport à un système inertiel donné est également un IFR.

Un événement est tout processus physique localisable dans l’espace et de très courte durée. En d’autres termes, l’événement est entièrement caractérisé par les coordonnées (x, y, z) et le temps t. Des exemples d'événements sont : un éclair de lumière, une position point matériel V ce moment le temps, etc

On en considère généralement deux systèmes inertiels S et S". L'heure et les coordonnées d'un certain événement, mesurés par rapport au système S, sont notés (t, x, y, z), et les coordonnées et l'heure du même événement, mesurés par rapport au système S. ", comme (t", x", y", z"). Il est pratique de supposer que les axes de coordonnées des systèmes sont parallèles les uns aux autres et que le système S" se déplace le long de l'axe x du système S avec une vitesse v. L'un des problèmes de SRT est de rechercher des relations de connexion ( t", x", y", z") et (t , x, y, z), qui sont appelés transformations de Lorentz.

Synchronisation de l'heure modifier le texte wiki]

Le SRT postule la possibilité de déterminer un temps unifié au sein d'un référentiel inertiel donné. Pour ce faire, une procédure est introduite pour synchroniser deux horloges situées en des points différents de l'ISO. Qu'un signal (pas nécessairement lumineux) soit envoyé de la première horloge à un moment donné (\displaystyle t_(1)) à la deuxième horloge à une vitesse constante (\displaystyle u). Immédiatement après avoir atteint la deuxième horloge (selon ses lectures à l'heure (\displaystyle T)), le signal est renvoyé à la même vitesse constante (\displaystyle u) et atteint la première horloge à l'heure (\displaystyle t_(2)) . Les horloges sont considérées comme synchronisées si la relation (\displaystyle T=(t_(1)+t_(2))/2) est satisfaite.

On suppose qu'une telle procédure dans un référentiel inertiel donné peut être effectuée pour toutes les horloges immobiles les unes par rapport aux autres, donc la propriété de transitivité est valide : si les horloges UN synchronisé avec la montre B, et l'horloge B synchronisé avec la montre C, puis l'horloge UN Et C sera également synchronisé.

Contrairement à la mécanique classique, le temps unifié ne peut être introduit que dans un système de référence donné. Dans SRT, on ne suppose pas que le temps est commun aux différents systèmes. C'est la principale différence entre les axiomatiques de la SRT et la mécanique classique, qui postule l'existence d'un temps unique (absolu) pour tous les systèmes de référence.

Coordination des unités de mesure modifier le texte wiki]

Pour que les mesures effectuées dans différentes ISO puissent être comparées entre elles, il est nécessaire d'harmoniser les unités de mesure entre les systèmes de référence. Ainsi, les unités de longueur peuvent être convenues en comparant les étalons de longueur dans une direction perpendiculaire à mouvement relatif systèmes de référence inertiels. Par exemple, cela pourrait être distance la plus courte entre les trajectoires de deux particules se déplaçant parallèlement aux axes x et x" et ayant des coordonnées différentes mais constantes (y, z) et (y", z"). Pour coordonner les unités de temps, vous pouvez utiliser des horloges de construction identique, par exemple , atomiques.

Postulats de SRT[modifier | modifier le texte wiki]

Tout d’abord, en SRT, comme en mécanique classique, on suppose que l’espace et le temps sont homogènes, et que l’espace est également isotrope. Être plus précis ( approche moderne) les systèmes de référence inertiels sont en fait définis comme de tels systèmes de référence dans lesquels l'espace est homogène et isotrope, et le temps est homogène. En substance, l’existence de tels systèmes de référence est postulée.

Postulat 1 (Le principe de relativité d'Einstein). Les lois de la nature sont les mêmes dans tous les systèmes de coordonnées se déplaçant de manière rectiligne et uniforme les uns par rapport aux autres. Cela signifie que formulaire La dépendance des lois physiques aux coordonnées spatio-temporelles devrait être la même dans toutes les ISO, c'est-à-dire que les lois sont invariantes en ce qui concerne les transitions entre les ISO. Le principe de relativité établit l'égalité de tous les ISO.

Compte tenu de la deuxième loi de Newton (ou des équations d'Euler-Lagrange en mécanique lagrangienne), on peut affirmer que si la vitesse d'un certain corps dans une ISO donnée est constante (l'accélération est nulle), alors elle doit être constante dans tous les autres ISO. Ceci est parfois considéré comme la définition ISO.

Formellement, le principe de relativité d'Einstein a étendu le principe de relativité classique (Galileo) du mécanique à tout. phénomènes physiques. Cependant, si l’on tient compte du fait qu’à l’époque de Galilée, la physique était en réalité constituée de mécanique, alors le principe classique peut également être considéré comme s’appliquant à tous les phénomènes physiques. Cela devrait également s'appliquer à phénomènes électromagnétiques, décrit par les équations de Maxwell. Cependant, selon ce dernier (et cela peut être considéré comme établi empiriquement, puisque les équations sont dérivées de modèles empiriquement identifiés), la vitesse de propagation de la lumière est une certaine valeur qui ne dépend pas de la vitesse de la source (au moins dans un cas). système de référence). Le principe de relativité dans ce cas dit qu'il ne devrait pas dépendre de la vitesse de la source dans tous les ISO en raison de leur égalité. Cela signifie qu'il doit être constant dans toutes les ISO. C’est l’essence du deuxième postulat :

Postulat 2 (principe de la vitesse constante de la lumière). La vitesse de la lumière dans le vide est la même dans tous les systèmes de coordonnées se déplaçant de manière rectiligne et uniforme les uns par rapport aux autres.

Le principe de la constance de la vitesse de la lumière contredit la mécanique classique, et notamment la loi d’addition des vitesses. Pour dériver ce dernier, seuls le principe de relativité de Galilée et l'hypothèse implicite du même temps dans toutes les ISO sont utilisés. Ainsi, de la validité du deuxième postulat, il s'ensuit que le temps doit être relatif- pas la même chose dans différentes ISO. Il s’ensuit nécessairement que les « distances » doivent aussi être relatives. En fait, si la lumière parcourt la distance entre deux points dans un certain temps, et dans un autre système dans un temps différent et, de plus, à la même vitesse, alors il s'ensuit immédiatement que la distance dans ce système doit être différente.

Il convient de noter que les signaux lumineux, en général, ne sont pas requis pour justifier le SRT. Bien que la non-invariance des équations de Maxwell vis-à-vis des transformations galiléennes ait conduit à la construction de STR, cette dernière est de nature plus générale et applicable à tous types d'interactions et de processus physiques. La constante fondamentale (\displaystyle c) qui apparaît dans les transformations de Lorentz a du sens ultime vitesse de conduite corps matériels. Numériquement, cela coïncide avec la vitesse de la lumière, mais ce fait, selon les théorie des quanta Le champ (dont les équations sont initialement construites comme invariantes de manière relativiste) est associé à l'absence de masse Champ électromagnétique(photon). Même si le photon avait une masse non nulle, les transformations de Lorentz ne changeraient pas. Par conséquent, il est logique de faire la distinction entre la vitesse fondamentale (\displaystyle c) et la vitesse de la lumière (\displaystyle c_(em)). La première constante reflète les propriétés générales l'espace et le temps, tandis que le second est associé aux propriétés d'une interaction spécifique.

Le postulat de causalité est également utilisé : tout événement ne peut influencer que les événements survenus après lui et ne peut pas influencer les événements survenus avant lui. Du postulat de causalité et de l'indépendance de la vitesse de la lumière par rapport au choix du système de référence, il s'ensuit que la vitesse de tout signal ne peut dépasser la vitesse de la lumière.

B24 2) Concepts de base de la physique nucléaire. Radioactivité. Types désintégration radioactive.

Physique nucléaire est une branche de la physique qui étudie la structure et les propriétés des noyaux atomiques. La physique nucléaire s'occupe également de l'étude de l'interconversion des noyaux atomiques, qui se produit à la fois à la suite de désintégrations radioactives et à la suite de diverses réactions. réactions nucléaires. Sa tâche principale est d'élucider la nature des forces nucléaires agissant entre les nucléons et les particularités du mouvement des nucléons dans les noyaux. Protons et neutrons- ce sont les principaux particules élémentaires, qui constituent le noyau d’un atome. Nucléon est une particule qui a deux états de charge différents : le proton et le neutron. Frais de base- le nombre de protons dans le noyau, identique au numéro atomique de l'élément dans tableau périodique Mendeleïev. Isotopes- des noyaux ayant la même charge, si le nombre de masse des nucléons est différent.

Isobares- ce sont des noyaux avec le même nombre de nucléons, mais avec des charges différentes.

Nuclide est un noyau spécifique avec des valeurs. Énergie de liaison spécifique est l'énergie de liaison par nucléon du noyau. Elle est déterminée expérimentalement. État fondamental du noyau- c'est l'état du noyau ayant l'énergie la plus basse possible, égale à l'énergie de liaison. État excité du noyau- c'est l'état d'un noyau ayant une énergie supérieure à l'énergie de liaison. Dualité onde-particule. Effet photo La lumière a une double nature particule-onde, c'est-à-dire un dualisme particule-onde : premièrement : elle a des propriétés ondulatoires ; deuxièmement : il agit comme un flux de particules - des photons. Le rayonnement électromagnétique n'est pas seulement émis par des quanta, mais est distribué et absorbé sous forme de particules (corpuscules) du champ électromagnétique - les photons. Les photons sont en réalité des particules existantes du champ électromagnétique. Quantification est une méthode de sélection des orbites électroniques correspondant aux états stationnaires d’un atome.

RADIOACTIVITÉ

Radioactivité - est la capacité d'un noyau atomique à se désintégrer spontanément en émettant des particules. Désintégration spontanée des isotopes nucléaires dans certaines conditions environnement naturel appelé radioactivité naturelle - Il s’agit de la radioactivité qui peut être observée dans les isotopes instables naturels. Et dans des conditions de laboratoire suite à l'activité humaine – radioactivité artificielle - Il s'agit de la radioactivité des isotopes acquis à la suite de réactions nucléaires. La radioactivité s'accompagne

en avoir un élément chimique dans un autre et s'accompagne toujours d'un dégagement d'énergie. Des estimations quantitatives ont été établies pour chaque élément radioactif. Ainsi, la probabilité de désintégration d'un atome en une seconde est caractérisée par la constante de désintégration d'un élément donné, et le temps pendant lequel la moitié d'un échantillon radioactif se désintègre est appelé la demi-vie. Le nombre de désintégrations radioactives dans un échantillon. en une seconde s'appelle activité du médicament radioactif. L'unité d'activité dans le système SI est le Becquerel (Bq) : 1 Bq=1désintégration/1s.

Désintégration radioactive est un processus statique dans lequel les noyaux d'un élément radioactif se désintègrent indépendamment les uns des autres. TYPES DE DÉCROISSANCE RADIOACTIVE

Les principaux types de désintégration radioactive sont :

Alpha - désintégration

Les particules alpha sont émises uniquement par les noyaux lourds, c'est-à-dire contenant grand nombre protons et neutrons. La force des noyaux lourds est faible. Pour quitter le noyau, un nucléon doit vaincre les forces nucléaires et pour cela, il doit disposer de suffisamment d'énergie. Lorsque deux protons et deux neutrons se combinent pour former une particule alpha, les forces nucléaires dans une telle combinaison sont les plus fortes et les liaisons avec d'autres nucléons sont plus faibles, de sorte que la particule alpha est capable de « s'échapper » du noyau. La particule alpha émise emporte une charge positive de 2 unités et une masse de 4 unités. À la suite de la désintégration alpha, un élément radioactif se transforme en un autre élément, numéro de série ce qui représente 2 unités de moins et le nombre de masse est de 4 unités de moins. Le noyau qui se désintègre est appelé noyau mère et celui formé est appelé noyau fille. Le noyau fille s'avère généralement également radioactif et se désintègre après un certain temps. Le processus de désintégration radioactive se produit jusqu'à l'apparition d'un noyau stable, le plus souvent un noyau de plomb ou de bismuth.

La recherche montre que les noyaux atomiques sont des formations stables. Cela signifie qu’il existe dans le noyau un certain lien entre les nucléons. L'étude de cette connexion peut être réalisée sans impliquer d'informations sur la nature et les propriétés des forces nucléaires, mais sur la base de la loi de conservation de l'énergie.

Introduisons les définitions.

L'énergie de liaison d'un nucléon dans le noyau est appelée une grandeur physique égal au travail, qui doit être accompli pour retirer un nucléon donné du noyau sans lui communiquer d'énergie cinétique.

Complet énergie de liaison nucléaire est déterminé par le travail qui doit être effectué pour diviser un noyau en ses nucléons constitutifs sans leur communiquer d'énergie cinétique.

Il découle de la loi de conservation de l'énergie que lorsqu'un noyau est formé à partir de ses nucléons constitutifs, une énergie doit être libérée égale à l'énergie de liaison du noyau. Évidemment, l’énergie de liaison d’un noyau est égale à la différence entre l’énergie totale des nucléons libres qui composent un noyau donné et leur énergie dans le noyau.

De la théorie de la relativité, on sait qu'il existe une relation entre l'énergie et la masse :

E = mс 2. (250)

Si à travers ΔE St désigner l'énergie libérée lors de la formation d'un noyau, alors cette libération d'énergie, selon la formule (250), doit être associée à une diminution de la masse totale du noyau lors de sa formation de particules composites:

Δm = ΔE St / à partir de 2 (251)

Si on note par m p , m n , m je respectivement, les masses du proton, du neutron et du noyau, alors Δm peut être déterminé par la formule :

Dm = [Zm р + (A-Z)m n]-je suis . (252)

La masse des noyaux peut être déterminée très précisément à l'aide de spectromètres de masse - instruments de mesure, séparant, à l'aide de champs électriques et magnétiques, des faisceaux de particules chargées (généralement des ions) de différentes frais spécifiques m/m. Les mesures spectrométriques de masse ont montré qu'en effet, La masse d'un noyau est inférieure à la somme des masses de ses nucléons constitutifs.

La différence entre la somme des masses des nucléons composant le noyau et la masse du noyau s'appelle défaut de masse centrale(formule (252)).

D'après la formule (251), l'énergie de liaison des nucléons dans le noyau est déterminée par l'expression :

ΔE SV = [Zmp+ (A à Z)m n - je ]Avec 2 . (253)

Les tableaux ne montrent généralement pas les masses des noyaux je suis, et les masses des atomes ma. Par conséquent, pour l’énergie de liaison, nous utilisons la formule :

ΔE SV =[Zm H+ (A à Z)m n - m a ]Avec 2 (254)

Où mH- masse de l'atome d'hydrogène 1 H 1. Parce que mH plus M, par la valeur de la masse électronique moi , alors le premier terme entre crochets inclut la masse Z des électrons. Mais puisque la masse de l’atome ma différent de la masse du noyau je suis juste par la masse Z des électrons, alors les calculs utilisant les formules (253) et (254) conduisent aux mêmes résultats.

Souvent, au lieu de l’énergie de liaison des noyaux, ils considèrent énergie de liaison spécifiquedE NE est l'énergie de liaison par nucléon du noyau. Il caractérise la stabilité (force) des noyaux atomiques, c'est-à-dire plus dE NE, plus le noyau est stable . L'énergie de liaison spécifique dépend du nombre de masse UNélément. Pour les noyaux légers (A £ 12), l'énergie de liaison spécifique augmente fortement jusqu'à 6 ¸ 7 MeV, subissant un certain nombre de sauts (voir Figure 93). Par exemple, pour dE NE= 1,1 MeV, pour -7,1 MeV, pour -5,3 MeV. Avec une nouvelle augmentation du nombre de masse dE, le SV augmente plus lentement jusqu'à une valeur maximale de 8,7 MeV pour les éléments avec UN=50¸60, puis diminue progressivement pendant éléments lourds. Par exemple, c'est 7,6 MeV. Notons à titre de comparaison que l'énergie de liaison des électrons de valence dans les atomes est d'environ 10 eV (10 6 fois moins).

Sur la courbe de l'énergie de liaison spécifique en fonction du nombre de masse pour les noyaux stables (Figure 93), les modèles suivants peuvent être notés :

a) Si nous écartons les noyaux les plus légers, alors dans une approximation grossière, pour ainsi dire nulle, l'énergie de liaison spécifique est constante et égale à environ 8 MeV par

nucléon. L'indépendance approximative de l'énergie de liaison spécifique par rapport au nombre de nucléons indique la propriété de saturation des forces nucléaires. Cette propriété est que chaque nucléon ne peut interagir qu'avec plusieurs nucléons voisins.

b) L'énergie de liaison spécifique n'est pas strictement constante, mais présente un maximum (~8,7 MeV/nucléon) à UN= 56, soit dans la région des noyaux de fer et diminue vers les deux bords. Le maximum de la courbe correspond aux noyaux les plus stables. Il est énergétiquement favorable que les noyaux les plus légers fusionnent les uns avec les autres et libèrent énergie thermonucléaire. Pour les noyaux les plus lourds, au contraire, le processus de fission en fragments est bénéfique, qui se produit avec la libération d'énergie, dite atomique.

Les plus stables sont les noyaux dits magiques, dans lesquels le nombre de protons ou le nombre de neutrons est égal à l'un des nombres magiques : 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Les noyaux magiques doubles sont particulièrement stable, dans lequel à la fois le nombre de protons et le nombre de neutrons. Il n'existe que cinq de ces noyaux : , , , , .

Les nucléons à l’intérieur du noyau sont maintenus ensemble par les forces nucléaires. Ils sont retenus par une certaine énergie. Il est assez difficile de mesurer cette énergie directement, mais cela peut se faire indirectement. Il est logique de supposer que l’énergie nécessaire pour rompre la liaison des nucléons dans le noyau sera égale ou supérieure à l’énergie qui maintient les nucléons ensemble.

Énergie de liaison et énergie nucléaire

Cette énergie appliquée est désormais plus facile à mesurer. Il est clair que cette valeur reflétera très précisément la quantité d’énergie qui retient les nucléons à l’intérieur du noyau. Par conséquent, l’énergie minimale requise pour diviser un noyau en nucléons individuels est appelée énergie de liaison nucléaire.

Relation entre masse et énergie

Nous savons que toute énergie est liée à la masse corporelle en proportion directe. Il est donc naturel que l’énergie de liaison d’un noyau dépende de la masse des particules qui composent ce noyau. Cette relation a été établie par Albert Einstein en 1905. C'est ce qu'on appelle la loi de la relation entre la masse et l'énergie. Conformément à cette loi, l'énergie interne d'un système de particules ou énergie au repos est directement proportionnelle à la masse des particules qui composent ce système :

où E est l'énergie, m est la masse,
c est la vitesse de la lumière dans le vide.

Effet de défaut de masse

Supposons maintenant que nous divisons le noyau d’un atome en ses nucléons constitutifs ou que nous retirons un certain nombre de nucléons du noyau. Nous avons dépensé de l'énergie pour vaincre les forces nucléaires, puisque nous avons travaillé. Dans le cas du processus inverse - la synthèse d'un noyau, ou l'ajout de nucléons à un noyau déjà existant, l'énergie, selon la loi de conservation, sera au contraire libérée. Lorsque l’énergie au repos d’un système de particules change en raison de certains processus, leur masse change en conséquence. Formules dans ce cas sera le suivant :

∆m=(∆E_0)/c^2 ou ∆E_0=∆mc^2,

où ∆E_0 est la variation de l'énergie au repos du système de particules,
∆m – changement de masse des particules.

Par exemple, dans le cas de la fusion de nucléons et de la formation d’un noyau, on assiste à une libération d’énergie et à une diminution de la masse totale des nucléons. La masse et l'énergie sont emportées par les photons émis. C'est l'effet de défaut de masse. La masse d'un noyau est toujours inférieure à la somme des masses des nucléons qui composent ce noyau. Numériquement, le défaut de masse s’exprime comme suit :

∆m=(Zm_p+Nm_n)-M_я,

où M_i est la masse du noyau,
Z est le nombre de protons dans le noyau,
N est le nombre de neutrons dans le noyau,
m_p – masse d'un proton libre,
m_n est la masse d'un neutron libre.

La valeur ∆m dans les deux formules ci-dessus est la quantité dont la masse totale des particules du noyau change lorsque son énergie change en raison d'une rupture ou d'une fusion. Dans le cas de la synthèse, cette quantité sera un défaut de masse.

La recherche montre que les noyaux atomiques sont des formations stables. Cela signifie qu’il existe dans le noyau un certain lien entre les nucléons. L'étude de cette connexion peut être réalisée sans impliquer d'informations sur la nature et les propriétés des forces nucléaires, mais sur la base de la loi de conservation de l'énergie. Introduisons quelques définitions.

L'énergie de liaison d'un nucléon dans le noyau est une grandeur physique égale au travail qui doit être effectué pour retirer un nucléon donné d'un noyau sans lui communiquer d'énergie cinétique.

Complet énergie de liaison nucléaire est déterminé par le travail qui doit être effectué pour diviser un noyau en ses nucléons constitutifs sans leur communiquer d'énergie cinétique.

Il découle de la loi de conservation de l'énergie que lorsqu'un noyau est formé à partir de ses nucléons constitutifs, une énergie doit être libérée égale à l'énergie de liaison du noyau. Évidemment, l’énergie de liaison d’un noyau est égale à la différence entre l’énergie totale des nucléons libres qui composent un noyau donné et leur énergie dans le noyau. De la théorie de la relativité, on sait qu'il existe un lien entre l'énergie et la masse :

E = mс 2. (250)

Si à travers ΔE St désignons l'énergie libérée lors de la formation d'un noyau, alors cette libération d'énergie, selon la formule (250), doit être associée à une diminution de la masse totale du noyau lors de sa formation à partir des particules constitutives :

Δm = ΔE St / à partir de 2 (251)

Si on note par m p , m n , m je respectivement, les masses du proton, du neutron et du noyau, alors Δm peut être déterminé par la formule :

Dm = [Zm р + (A-Z)m n]-je suis . (252)

La masse des noyaux peut être déterminée très précisément à l'aide de spectromètres de masse, des instruments de mesure qui séparent les faisceaux de particules chargées (généralement des ions) avec différentes charges spécifiques à l'aide de champs électriques et magnétiques. m/m. Les mesures spectrométriques de masse ont montré qu'en effet, La masse d'un noyau est inférieure à la somme des masses de ses nucléons constitutifs.

La différence entre la somme des masses des nucléons composant le noyau et la masse du noyau s'appelle défaut de masse centrale(formule (252)).

D'après la formule (251), l'énergie de liaison des nucléons dans le noyau est déterminée par l'expression :

ΔE SV = [Zmp+ (A à Z)m n – m je ]Avec 2 . (253)

Les tableaux ne montrent généralement pas les masses des noyaux je suis, et les masses des atomes ma. Par conséquent, pour l’énergie de liaison, nous utilisons la formule

ΔE SV =[Zm H+ (A à Z)m n – m a ]Avec 2 (254)

Où mH- masse de l'atome d'hydrogène 1 H 1. Parce que mH plus M, par la valeur de la masse électronique moi , alors le premier terme entre crochets inclut la masse Z des électrons. Mais puisque la masse de l’atome ma différent de la masse du noyau je suis juste par la masse Z des électrons, alors les calculs utilisant les formules (253) et (254) conduisent aux mêmes résultats.

Souvent, au lieu de l’énergie de liaison des noyaux, ils considèrent énergie de liaison spécifiquedE NE est l'énergie de liaison par nucléon du noyau. Il caractérise la stabilité (force) des noyaux atomiques, c'est-à-dire plus dE NE, plus le noyau est stable . L'énergie de liaison spécifique dépend du nombre de masse UNélément. Pour les noyaux légers (A £ 12), l'énergie de liaison spécifique augmente fortement jusqu'à 6 ¸ 7 MeV, subissant un certain nombre de sauts (voir Figure 93). Par exemple, pour dE NE=1,1 MeV, pour -7,1 MeV, pour -5,3 MeV. Avec une nouvelle augmentation du nombre de masse dE, le SV augmente plus lentement jusqu'à une valeur maximale de 8,7 MeV pour les éléments avec UN=50¸60, puis diminue progressivement pour les éléments lourds. Par exemple, c'est 7,6 MeV. Notons à titre de comparaison que l'énergie de liaison des électrons de valence dans les atomes est d'environ 10 eV (10 6 fois moins). Sur la courbe de l'énergie de liaison spécifique en fonction du nombre de masse pour les noyaux stables (Figure 93), les modèles suivants peuvent être notés :

A) Si nous écartons les noyaux les plus légers, alors dans une approximation grossière, pour ainsi dire nulle, l'énergie de liaison spécifique est constante et égale à environ 8 MeV par

nucléon. L'indépendance approximative de l'énergie de liaison spécifique par rapport au nombre de nucléons indique la propriété de saturation des forces nucléaires. Cette propriété est que chaque nucléon ne peut interagir qu'avec plusieurs nucléons voisins.

b) L'énergie de liaison spécifique n'est pas strictement constante, mais présente un maximum (~8,7 MeV/nucléon) à UN= 56, soit dans la région des noyaux de fer et diminue vers les deux bords. Le maximum de la courbe correspond aux noyaux les plus stables. Il est énergétiquement favorable que les noyaux les plus légers fusionnent les uns avec les autres, libérant ainsi de l'énergie thermonucléaire. Pour les noyaux les plus lourds, au contraire, le processus de fission en fragments est bénéfique, qui se produit avec la libération d'énergie, dite atomique.