La liaison nucléaire est le phénomène qui assure la cohésion d'un noyau atomique.
Le noyau atomique est composé de protons, de charge électrique positive, et de neutrons, de charge électrique nulle. La répulsion coulombienne tend à séparer les protons. C'est l'interaction forte, portée par les gluons, qui permet d'assurer la stabilité du noyau.
L'énergie de liaison B d'un noyau atomique est l'énergie qu'il faut fournir au noyau pour le dissocier en ses nucléons, qui s'attirent du fait de l'interaction forte. On définit également une énergie de liaison par nucléon : B/A (A étant le nombre de nucléons).
Cette énergie apparaît dans le bilan de masse du système : la masse du noyau est inférieure à la somme des masses de chacun de ses nucléons. Ce défaut de masse se retrouve sous forme d'énergie grâce au principe d'équivalence masse-énergie (E = m c2) d'Einstein. La masse M(A,Z) d'un noyau (dans son état fondamental) est alors donnée par l'équation suivante :
M(A,Z)c2 = Zmpc2 + (A − Z)mnc2 − B(A,Z),
où apparaissent les masses mp et mn des protons et des neutrons.
L'énergie de liaison par nucléon n'est pas la même suivant le nucléide. Elle est comprise entre 2 MeV et 9 MeV. Faible pour les noyaux légers, elle augmente jusqu'au fer 56 et décroît ensuite. La forme de cette énergie peut être expliquée à l'aide de la formule de Bethe-Weizsäcker.
L'énergie de liaison par nucléon est l'énergie à fournir pour en arracher un nucléon.
Certaines transformations de noyaux vont libérer de l'énergie de liaison : c'est l'origine de l'énergie nucléaire. Ces transformations sont appelées réactions nucléaires. Elles sont de deux types (fusion et fission).