Meilleure réponse
On pense que le noyau est constitué de protons et de neutrons, appelés nucléons. Pour les éléments plus légers, le nombre de chaque type est le même, mais pour les noyaux plus lourds, il y a plus de neutrons que de protons.
Les protons ont une charge positive et les neutrons nont pas de charge. Selon les seuls effets électriques, un noyau devrait exploser à cause des grandes forces répulsives entre les protons, dans un si petit espace – les noyaux ne mesurent que 10 ^ -15 m de diamètre. Le fait que bon nombre d’entre eux soient complètement stables signifie qu’il existe une autre force d’attraction plus grande agissant entre les nucléons. Cest ce quon appelle la FORCE NUCLÉAIRE FORTE. On pense que sa portée est très courte.
On pense que cette force survient parce que les nucléons eux-mêmes sont constitués de quarks, qui produisent la force forte par léchange de GLUONS. Les protons ont deux quarks UP et un quark DOWN, alors quun neutron a un quark UP et deux quarks DOWN.
De nombreux noyaux sont instables et donc radioactifs. Ils peuvent subir des changements spontanés appelés désintégration alpha, désintégration bêta, désintégration gamma et quelques autres processus moins courants. Les rayons alpha, bêta et gamma sont tous nocifs, selon leur intensité. Ils peuvent provoquer un empoisonnement par rayonnement et même la mort.
Certains noyaux très gros et lourds, comme luranium 235, peuvent se diviser spontanément en deux parties à peu près égales, ou peuvent être incités à le faire lorsquils sont frappés par un neutron énergétique . Cest ce quon appelle la FISSION nucléaire, et chaque réaction peut également produire 2 ou 3 neutrons en mouvement rapide. Cela peut donner lieu à une RÉACTION DE CHAÎNE, qui se produit juste lorsque la masse de lisotope pur devient supérieure à la MASSE CRITIQUE, pour cet isotope fissile particulier. Cest le processus qui se produit lorsquune bombe atomique explose.
Dun autre côté, de petits noyaux légers peuvent se rejoindre lorsquils entrent en collision avec suffisamment dénergie. Cela produit une énorme production dénergie, à léchelle atomique. Lexemple le plus simple est celui où 2 noyaux de deutérium entrent en collision pour produire un noyau dhélium. Le deutérium est un isotope de lhydrogène, avec un proton et un neutron dans le noyau. Ce processus est la principale réaction au soleil, produisant toute sa chaleur et sa lumière. Cest également le procédé utilisé pour fabriquer une bombe H ou une ogive thermonucléaire. Cela pourrait également être le processus qui pourrait nous donner de lénergie de fusion, qui serait de lénergie presque gratuite, sans aucun sous-produit nocif.
Réponse
Tout dabord, je voudrais aborder la plupart des réponses que jai vues ici. Ces réponses sont correctes dans le cadre de la physique classique et du modèle de Bohr dun atome. Dans ce modèle, la réponse «Cest un vide et les électrons gravitent autour du noyau» serait correcte. Notez que ce modèle de latome fonctionne dans la plupart des cas. Cest la version généralement enseignée au lycée, car pour certaines raisons, les écoles pensent quil est normal dignorer les 100 dernières années de développement de la physique.
Cependant, sous la mécanique quantique moderne, ce nest pas correct.
La mécanique quantique nous dit quil ny a pas despace entre les électrons et le noyau, car il ny a pas délectrons fixes. Au lieu de cela, il est en quelque sorte «étalé» sur tout latome la plupart du temps, en tant que fonction de densité de probabilité, ne choisissant quoccasionnellement un emplacement physique lorsque quelque chose interagit avec lui. Je comprends que la probabilité peut parfois être difficile à comprendre (cela ma certainement pris un certain temps), alors voici un lien vers une réponse de Quora discutant dune compréhension intuitive des densités de probabilité:
Quest-ce quune explication intuitive dune distribution de probabilité ?
Le fait est quune fonction de probabilité QM sétend sur pratiquement tout latome, mais encourage lélectron à se matérialiser à des endroits discrets. Cela inclut peut-être à lintérieur du noyau, ainsi quen dehors de la plage dinteraction typique de latome, mais avec une très faible probabilité. Cela fait simplement partie du fonctionnement de la QM et de la raison du tunnel quantique. De plus, la forme de la fonction de probabilité est contrôlée en partie par la forme du noyau. De là, on peut conclure quil ny a en fait pas despace vide à lintérieur de latome: le tout est rempli dune «distribution de probabilité» décrivant la position de lélectron. Et comme lélectron est généralement «étalé» à travers la fonction, on peut dire quil ny a pas non plus de vide.
Cela na pas beaucoup de sens? Daccord, mais cest ainsi que le monde fonctionne.
Autres lectures:
Structure atomique: le modèle mécanique quantique – mannequins