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Le noyau d'un atome est composé de particules appelées nucléons (des neutrons électriquement neutres et des protons chargés positivement) extrêmement liées (à l'exception de l'hydrogène dont le noyau est simplement constitué d'un unique proton). Sa cohésion est assurée par l'interaction forte.
L'interaction forte
Il existe, dans le noyau de l'atome, une force de très grande intensité qui s'exerce entre les nucléons : les neutrons attirent les neutrons, les protons attirent les protons et neutrons et protons s'attirent mutuellement. Cette force est appelée « interaction forte ». Sans elle, les noyaux d'atomes exploseraient spontanément sous l'effet des forces de répulsion électrostatique entre protons.
L'interaction forte se caractérise par sa grande intensité, elle ne s'exerce qu'à très faible distance de l'ordre de la dimension du noyau 10-15 m. Elle ne peut donc servir qu'à lier les nucléons d'un seul atome et n'a pas d'effet hors du noyau.Elle est 100 à 1 000 fois plus intense que l’interaction électromagnétique.
L'interaction électromagnétique est une force répulsive ou attractive qui agit sur les objets ayant une charge électrique. Deux objets de charges électriques de même signes se repoussent alors que deux objets de charges électriques de signes opposés s'attirent. Comme les atomes sont électriquement neutres, il y a peu d'effet de cette interaction à grande échelle.
L’interaction faible, ou force nucléaire faible, est responsable de certains phénomènes de la radioactivité (par exemple, la radioactivité bêta). Sa portée est extrêmement faible, de l’ordre de quelques centièmes de la taille d’un nucléon, mais elle régit les réactions thermonucléaires qui permettent au Soleil et aux étoiles de produire de l’énergie. Elle est environ 100 000 fois plus faible que l’interaction forte.
Tous les atomes n'émettent pas de rayonnement radioactif ; seuls certains d'entre-eux en sont capables: 14C est un émetteur beta.
Chez les très gros noyaux la répulsion électrostatique entre les protons finit par l’emporter. Il se casse en deux gros fragments (parfois trois), plus quelques particules légères, souvent des neutrons : c’est la fission spontanée.
