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La figure suivante montre le noyau atomique d’un atome d’hélium contenant deux protons et deux neutrons ainsi que les forces d’attraction et de répulsion qui agissent sur ces particules. Quels sont les noms des interactions d’attraction et de répulsion représentées dans cette figure ?
Le noyau des atomes est composé de protons chargés positivement et de neutrons neutres. La force de répulsion électrostatique amène les particules portant des charges similaires à se repousser de façon intense. Nous pouvons donc nous attendre à ce que tous les noyaux soient instables lorsque les protons chargés positivement qu'ils contiennent se repoussent entre eux. Nous savons toutefois que les atomes existent et que beaucoup d'entre eux ont des noyaux stables. Il doit donc y avoir une force d’attraction qui maintient le noyau ensemble. Cette force d’attraction est appelée force nucléaire forte ou force résiduelle forte. La force nucléaire forte représente la force fondamentale la plus forte qui se trouve dans la nature et elle est significativement plus forte que la force électrostatique.
La force nucléaire forte est assez inhabituelle, car elle est incroyablement forte mais seulement sur une distance correspondant à environ le diamètre d'un proton. Elle est pratiquement inexistante sur de plus longues distances. La force nucléaire forte se produit entre les protons, entre les neutrons, et entre les protons et les neutrons. Étant donné que la force nucléaire forte s'applique seulement sur une très courte distance, elle se produit uniquement entre les particules voisines, tandis que la force électrostatique a une portée infinie. C’est pour cette raison que les gros noyaux sont souvent instables.
En conclusion, les noms des interactions d'attraction et de répulsion entre les protons et les neutrons sont la force nucléaire forte et la répulsion électrostatique.
