Analyse

Pour appréhender le concept de réaction nucléaire, il faut remonter au chimiste Aston qui, en 1922, s’est attaché à peser les masses des noyaux des éléments chimiques et les masses des particules qui composent les noyaux (ou nucléons, c’est-à-dire un proton ou un neutron). Grande surprise ! la masse d’un noyau est toujours inférieure à la somme de celle de ses composants. Où est donc passée la masse manquante ? C’est là qu’Einstein nous aide à comprendre.

La masse, c’est de l’énergie. Et la masse manquante n’est autre que l’énergie qui lie les nucléons entre eux. Plus cette différence de masse est grande, plus les noyaux sont bien soudés ; on dit aussi qu’ils sont très stables.

Il se trouve qu’il y a des éléments avec des noyaux plus soudés que d’autres : le noyau du fer (de masse moyenne), par exemple, est le champion, alors que les noyaux des éléments légers et très lourds le sont moins. Toute transformation qui crée un noyau plus soudé s’accompagne d’une libération d’énergie. Réaliser une réaction nucléaire veut dire créer, à partir de noyaux lourds ou légers, des noyaux dont la masse se rapproche de celle du fer (où les nucléons sont les plus soudés).

Il y a donc deux possibilités suivant que l’on parte de noyaux lourds ou légers : la fission de deux noyaux lourds et la fusion de deux noyaux légers. Pour les deux, les énergies qu’on peut récupérer sont considérables : typiquement, une réaction nucléaire libère une énergie un million de fois plus importante qu’une réaction chimique.

Quelles sont les différences entre fusion et fission ? Pour utiliser une image, on pourrait dire que la fusion des noyaux légers est un mariage difficile alors que la fission de noyaux lourds est une séparation à surveiller de près si on veut qu’elle se fasse à l’amiable. Lorsque des noyaux légers fusionnent, le noyau résultant se trouve dans un état instable et revient à l’état stable en émettant une particule ou du rayonnement.

Dans le premier cas, l’énergie récupérée est