Considérons un noyau contenant
protons (en rouge sur le schéma ci-contre), chacun portant une charge positive, et
neutrons, électriquement neutres (en bleu dans le schéma ci-contre).
On sait que, du fait de l'interaction électrostatique, deux charges électriques de même signe se repoussent. Ainsi, les protons se repoussent les uns les autres. On s'attendrait à ce que ces forces de répulsion désagrègent cet assemblage qui constitue le noyau ! Pourtant le noyau existe, il ne se désagrège pas, les nucléons restent liés entre eux ! Comment cela est-il possible ?
La cohésion du noyau montre qu'il doit exister une force attractive qui maintient les nucléons ensemble, une force suffisamment intense pour compenser les effets de la répulsion coulombienne (électrostatique) entre protons. Cette force est appelée « force nucléaire », c'est une des manifestations de l'interaction forte.
L'interaction forte est une force très intense mais dont l'action est confinée au noyau atomique. Elle est de très courte portée, de l'ordre de 1 femtomètre, c'est-à-dire
. Cette force est à l'origine de la force nucléaire qui lie entre eux tous les nucléons, protons et neutrons, et maintient ainsi la cohésion du noyau.
Complément : Pour en savoir plus...
En réalité, pour être plus précis, il faut noter que l'interaction forte et la force nucléaire se manifestent également dans un système macroscopique : les étoiles à neutrons. Dans ces étoiles, dont la taille est de quelques dizaines de kilomètres, la pression est telle que la densité de matière est similaire à celle que l'on trouve dans les noyaux atomiques. Pour donner une illustration concrète, dans une étoile à neutrons (ce serait le cas aussi pour la matière contenue dans un noyau atomique) un centimètre cube de matière a une masse de 1 milliard de tonnes !
