La masse d'un noyau d'atome est inférieure à la somme des masses de ses constituants (protons et neutrons)
Par exemple : soit un noyau d'atome de d'hélium 3, sa masse est de 3,0149318 u
Or ce noyau est constitué de 2 protons et de 1 neutron, la somme d'un proton est de 1,00727647 u et la masse d'un neutron est de 1,008665549 u
La masse de 2 protons et de 1 neutron est donc égale à 2*1,00727647 + 1,008665549 = 3,0232185 u
Donc la masse d'un noyau d'hélium 3 est inférieure à la masse de ses constituants (inférieure de 3,0232185 - 3,0149318 = 0,0082887 u)
La raison en est que pour tenir la cohésion du noyau (qui devrait sans cela se "briser" par la force électrostatique entre les 2 protons) il faut de l'énergie, cette énergie est appelée "énergie de liaison nucléaire"
On trouve la valeur numérique de cette énergie en utilisant la relation d'Einstein E = mc²
Comme 1 u = 1,660538921.10^-27 kg, le "défaut de masse" pour un noyau d'hélium 3 est de 0,0082887 * 1,660538921.10^-27 = 1,376.10^-29 kg
Et E = mc² = 1,376.10^-29 * 299792458² = 1,2367.10^-12 J
Ou, si on préfère, avec 1 eV = 1,602176565 × 10−19 J, on a : E = 7,718.10^6 J (7,718 MeV)
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Ceci ne signifie évidemment pas que le noyau voyage ou pourrait voyager à la vitesse c, cela n'a rien à voir.
Par la formule E = mc², on peut calculer "l'équivalent énergie" d'une masse (ce qu'il ne faut pas comprendre comme masse = énergie)
Dans l'exemple donné, il faut, pour assurer la cohésion d'un noyau d'hélium 3, une énergie de 7,718 MeV ... et ceci se traduit par un défaut de masse du noyau de 0,0082887 u (1,376.10^-29 kg)
7,718 MeV est aussi l'énergie qui serait nécessaire pour "désagréger" un noyau d'hélium 3 en ses différents constituants.
