Fusion nucléairevignette|Le Soleil est une étoile de la séquence principale, dont l'énergie provient de la fusion nucléaire de noyaux d'hydrogène en hélium. En son cœur, le Soleil fusionne de tonnes d'hydrogène chaque seconde. La fusion nucléaire (ou thermonucléaire) est une réaction nucléaire dans laquelle deux noyaux atomiques s’assemblent pour former un noyau plus lourd. Cette réaction est à l’œuvre de manière naturelle dans le Soleil et la plupart des étoiles de l'Univers, dans lesquelles sont créés tous les éléments chimiques autres que l'hydrogène et la majeure partie de l'hélium.
NeutronLe neutron est une particule subatomique de charge électrique nulle. Les neutrons sont présents dans le noyau des atomes, liés avec des protons par l'interaction forte. Alors que le nombre de protons d'un noyau détermine son élément chimique, le nombre de neutrons détermine son isotope. Les neutrons liés dans un noyau atomique sont en général stables mais les neutrons libres sont instables : ils se désintègrent en un peu moins de 15 minutes (880,3 secondes). Les neutrons libres sont produits dans les opérations de fission et de fusion nucléaires.
LithiumLe lithium est l'élément chimique de numéro atomique 3, de symbole Li. C'est un métal alcalin, du premier groupe du tableau périodique des éléments. Les noyaux atomiques des deux isotopes stables du lithium (Li et Li) comptent parmi ceux ayant l'énergie de liaison par nucléon la plus faible de tous les isotopes stables, ce qui signifie que ces noyaux sont assez peu stables comparés à ceux des autres éléments légers. C'est pourquoi ils peuvent être utilisés dans des réactions de fission nucléaire comme de fusion nucléaire.
Isotopethumb|upright=1.2|Quelques isotopes de l'oxygène, de l'azote et du carbone. On appelle isotopes (d'un certain élément chimique) les nucléides partageant le même nombre de protons (caractéristique de cet élément), mais ayant un nombre de neutrons différent. Autrement dit, si l'on considère deux nucléides dont les nombres de protons sont Z et Z, et les nombres de neutrons N et N, ces nucléides sont dits isotopes si Z = Z et N ≠ N.
TritiumLe tritium (/tʁi.sjɔm/ ou /tʁi.tjɔm/), noté H ou T, est l'isotope de l'hydrogène dont le nombre de masse est égal à 3 : son noyau atomique, appelé triton, compte et avec un spin 1/2+ pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Il a été mis en évidence en 1934 par Ernest Rutherford, dans la réaction de fusion nucléaire . À la différence du protium H et du deutérium H, ce nucléide est radioactif et se désintègre en (He) avec une demi-vie de .
Physique nucléairevignette|Diagramme N-Z qui représente les isotopes pour chaque atome en physique nucléaire. La physique nucléaire est la science qui a pour objet l'étude du noyau atomique et des interactions dont il est le siège, c'est-à-dire l'étude du noyau atomique en tant que tel (par l'élaboration d'un modèle théorique décrivant son état fondamental, ses différents modes d'excitation et de désexcitation), mais aussi de la façon dont il interagit avec des particules élémentaires comme le proton ou les électrons, ou avec d'autres noyaux.
SoleilLe Soleil est l’étoile du Système solaire. Dans la classification astronomique, c’est une étoile de type naine jaune d'une masse d'environ , composée d’hydrogène (74 % de la masse ou 92 % du volume) et d’hélium (25 % de la masse ou 8 % du volume). Le Soleil fait partie de la galaxie appelée la Voie lactée et se situe à du centre galactique, dans le bras d'Orion. Le Soleil orbite autour du centre galactique en une année galactique de 225 à d'années.
HéliumL’hélium est l'élément chimique de numéro atomique 2, de symbole He. C'est un gaz noble (ou gaz rare), pratiquement inerte, le premier de la famille des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point d'ébullition est le plus bas parmi les corps connus, et il n'existe sous forme solide que s'il est soumis à une pression supérieure à . L'hélium possède deux isotopes stables : l' (He), le plus abondant, et l' (He).
Énergie de fusion nucléairevignette| L'expérience de fusion magnétique du Joint European Torus (JET) en 1991. L'énergie de fusion nucléaire est une forme de production d'électricité du futur qui utilise la chaleur produite par des réactions de fusion nucléaire. Dans un processus de fusion, deux noyaux atomiques légers se combinent pour former un noyau plus lourd, tout en libérant de l'énergie. De telles réactions se produisent en permanence au sein des étoiles. Les dispositifs conçus pour exploiter cette énergie sont connus sous le nom de réacteurs à fusion nucléaire.
Noyau atomiquevignette|Noyau atomique de l'hélium.Le noyau atomique est la région située au centre d'un atome, constituée de protons et de neutrons (les nucléons). La taille du noyau (de l'ordre du femtomètre, soit ) est environ plus petite que celle de l'atome () et concentre quasiment toute sa masse. Les forces nucléaires qui s'exercent entre les nucléons sont à peu près un million de fois plus grandes que les forces entre les atomes ou les molécules. Les noyaux instables, dits radioactifs, sont ceux d'où s'échappent des neutrons.
Réaction nucléaireUne réaction nucléaire est le processus au cours duquel un ou plusieurs noyaux atomiques sont transformés pour donner des noyaux de masse et/ou de charge différentes. Elle se distingue d'une réaction chimique, qui ne concerne que les électrons ou les liaisons entre les atomes. La réaction chimique conserve les éléments chimiques, alors que la réaction nucléaire transforme un nucléide en un autre.
Rayonnement cosmiqueLe rayonnement cosmique est le flux de noyaux atomiques et de particules de haute énergie (c'est-à-dire relativistes) qui circulent dans le milieu interstellaire. Le rayonnement cosmique est principalement constitué de particules chargées : protons (88 %), noyaux d'hélium (9 %), antiprotons, électrons, positrons et particules neutres (rayons gamma, neutrinos et neutrons). La source de ce rayonnement se situe selon les cas dans le Soleil, à l'intérieur ou à l'extérieur de notre galaxie.
Hélium 4L’hélium 4, noté He, est l'isotope de l'hélium dont le nombre de masse est égal à 4 : son noyau atomique compte deux protons et deux neutrons pour une masse atomique de et un spin 0+. Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Son rayon de charge a pu être estimé expérimentalement à . En physique nucléaire, le noyau d' est souvent appelé particule α. Sur Terre, l'hélium 4 provient de la radioactivité α des éléments lourds présents dans la planète depuis sa formation.
Transmutationvignette|redresse=1.2|Le Soleil est un réacteur à fusion naturel qui transmute les éléments légers en éléments plus lourds grâce à la nucléosynthèse stellaire, une forme de fusion nucléaire. La transmutation de la matière est la transformation d'une substance en une autre. En physique nucléaire, la transmutation (ou mue atomique) est la transformation d'un élément chimique en un autre par une modification de son noyau atomique. Elle est aussi appelée transmutation nucléaire.
NucléosynthèseLa nucléosynthèse est la synthèse de noyaux atomiques par différentes réactions nucléaires (capture de neutrons ou de protons, fusion nucléaire, fission nucléaire, spallation), éventuellement suivies de désintégrations radioactives ou de fission spontanée. vignette|500x500px|Tableau périodique indiquant l'origine cosmogénique de chaque élément dans le Système solaire. Légende :En bleu : élément produit lors de la nucléosynthèse primordiale.En vert : élément produit par les étoiles de faibles masses en fin de vie.
Résonance magnétique nucléairevignette|175px|Spectromètre de résonance magnétique nucléaire. L'aimant de 21,2 T permet à l'hydrogène (H) de résonner à . La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une propriété de certains noyaux atomiques possédant un spin nucléaire (par exemple H, C, O, F, P, Xe...), placés dans un champ magnétique. Lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement électromagnétique (radiofréquence), le plus souvent appliqué sous forme d'impulsions, les noyaux atomiques peuvent absorber l'énergie du rayonnement puis la relâcher lors de la relaxation.
Théorie BCSLa théorie BCS est une théorie de la supraconductivité qui fut proposée en 1957 par John Bardeen, Leon Neil Cooper, et John Robert Schrieffer. Elle explique la supraconductivité par la formation de paires d'électrons (paires de Cooper) sous l'effet d'une interaction attractive entre électrons résultant de l'échange de phonons. Pour leur travail, ces auteurs obtinrent le prix Nobel de physique en 1972. Il est possible de comprendre l'origine de l'attraction entre les électrons grâce à un argument qualitatif simple.
NucléideLe nucléide désigne, pour les atomes, leur noyau atomique caractérisé par leur nombre de protons et de neutrons ainsi que par leur état d'énergie nucléaire ; à un nucléide correspond l'ensemble des atomes ayant des noyaux identiques. Le nucléide se différencie de l'isotope, qui n'est identifié que par son nombre de protons et de neutrons ; il peut exister plusieurs nucléides pour un même isotope. Le mot « nucléide », forgé à partir du latin , a été proposé en anglais (nuclide) par Truman P. Kohman en 1947.
Particule αLes particules alpha (ou rayons alpha) sont une forme de rayonnement émis, principalement, par des noyaux instables de grande masse atomique. Elles sont constituées de deux protons et deux neutrons combinés en une particule identique au noyau d' (hélion) ; elles peuvent donc s'écrire 4He2+. La masse d'une particule alpha est de , ce qui équivaut à une énergie de masse de . Radioactivité α Les particules alpha sont émises par des noyaux radioactifs, comme l'uranium ou le radium, par l'intermédiaire du processus de désintégration alpha.
Étoilevignette|Le Soleil, l’étoile la plus proche de la Terre, vu lors d'une éruption en ultraviolets avec de fausses couleurs. Une étoile est un corps céleste plasmatique qui rayonne sa propre lumière par réactions de fusion nucléaire, ou des corps qui ont été dans cet état à un stade de leur cycle de vie, comme les naines blanches ou les étoiles à neutrons. Cela signifie qu'ils doivent posséder une masse minimale pour que les conditions de température et de pression au sein de la région centrale permettent l'amorce et le maintien de ces réactions nucléaires, seuil en deçà duquel on parle d'objets substellaires.
