* Lực hạt nhân

     Lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là lực hút, gọi là lực hạt nhân, có tác dụng liên kết các nuclôn lại với nhau. Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện, nó không phụ thuộc vào điện tích của nuclôn. So với lực điện từ và lực hấp dẫn, lực hạt nhân có cường độ rất lớn (gọi là lực tương tác mạnh) và chỉ tác dụng khi 2 nuclôn cách nhau một khoảng bằng hoặc nhỏ hơn kích thước hạt nhân (khoảng 10^-15 m).

* Độ hụt khối và năng lượng liên kết

Phản ứng tạo hạt nhân: $Z.{}_{1}^{1}p+(A-Z){}_{0}^{1}n\to {}_{Z}^{A}X$  

+ Độ hụt khối của một hạt nhân (${}_{Z}^{A}X$) là hiệu số giữa tổng khối lượng của các nuclôn cấu tạo nên hạt nhân và khối lượng hạt nhân đó:
Dm = Z.m_p + (A – Z).m_n – m_X

+ Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng toả ra khi các nuclôn riêng rẽ liên kết thành hạt nhân và đó cũng là năng lượng cần cung cấp để phá vở hạt nhân thành các nuclôn riêng rẽ:  W_lk = Dm.c².

+ Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn $\varepsilon =\frac{{{\text{W}}_{lk}}}{A}$  gọi là năng lượng liên kết riêng của hạt nhân, đặc trưng cho sự bền vững của hạt nhân. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

* Phản ứng hạt nhân

+ Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân.

+ Phản ứng hạt nhân thường được chia thành hai loại:

- Phản ứng tự phân rã một hạt nhân không bền vững thành các hạt khác.

- Phản ứng trong đó các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác.

     Phản ứng hạt nhân dạng tổng quát: A + B  ® C + D

* Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

 + Định luật bảo toàn số nuclôn (số khối A): Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclôn của các hạt sản phẩm.

+ Định luật bảo toàn điện tích: Tổng đại số điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm.

+ Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần (bao gồm động năng và năng lượng nghỉ): Tổng năng lượng toàn phần của các hạt tương tác bằng tổng năng lượng toàn phần của các hạt sản phẩm.

+ Định luật bảo toàn động lượng: Véc tơ tổng động lượng của các hạt tương tác bằng véc tơ tổng động lượng của các hạt sản phẩm.

+ Lưu ý: trong phản ứng hạt nhân không có sự bảo toàn khối lượng.

* Năng lượng trong phản ứng hạt nhân

     Xét phản ứng hạt nhân: A + B  ® C + D.

Gọi m_o = m_A + m_B và m = m_C + m_D. Ta thấy m₀ ¹ m. $\Delta M=({{m}_{A}}+{{m}_{B}})-({{m}_{c}}+{{m}_{D}})$

+ Khi m₀ > m: Phản ứng tỏa ra một năng lượng: W_tỏa = $\Delta M$c². Năng lượng tỏa ra này thường gọi là năng lượng hạt nhân. Các hạt nhân sinh ra có độ hụt khối lớn hơn các hạt nhân ban đầu, nghĩa là các hạt nhân sinh ra bền vững hơn các hạt nhân ban đầu.

+ Khi m₀ < m: Phản ứng không thể tự nó xảy ra. Phản ứng thu năng lượng: W_thu = |$\Delta M$|c². Muốn cho phản ứng xảy ra thì phải cung cấp cho các hạt A và B một năng lượng W dưới dạng động năng. Vì các hạt sinh ra có động năng W_đ nên năng lượng cần cung cấp phải thỏa mãn điều kiện: W = (m – m₀)c² + W_đ. Các hạt nhân sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn các hạt nhân ban đầu, nghĩa là kém bền vững hơn các hạt nhân ban đầu.

* Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

+ Hai hạt nhân rất nhẹ (A < 10) như hiđrô, hêli, … kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn. Vì sự tổng hợp hạt nhân chỉ có thể xảy ra ở nhiệt độ cao nên phản ứng này gọi là phản ứng nhiệt hạch.

+ Một hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ hơn (có khối lượng cùng cỡ). Phản ứng này gọi là phản ứng phân hạch.