Coulombova bariéra - Coulomb barrier
Coulomb bariéra , pojmenoval podle Coulombova zákona , který je podle pořadí pojmenoval fyzik Charles-Augustin de Coulomb , je energetická bariéra v důsledku elektrostatické interakce, že dvě jádra je potřeba překonat, aby mohli dostat dost blízko na to, aby se podrobil jadernou reakci .
Potenciální energetická bariéra
Tato energetická bariéra je dána energií elektrostatického potenciálu :
kde
- k je Coulombova konstanta =8,9876 × 10 9 N · m 2 · C −2 ;
- ε 0 je permitivita volného prostoru ;
- q 1 , q 2 jsou náboje interagujících částic;
- r je poloměr interakce.
Kladná hodnota U je způsobena odpudivou silou, takže interagující částice jsou na vyšších energetických úrovních, jak se přibližují. Negativní potenciální energie indikuje vázaný stav (kvůli přitažlivé síle).
Coulombova bariéra se zvyšuje s atomovými čísly (tj. Počtem protonů) kolidujících jader:
kde e je základní náboj ,1,602 176 53 × 10 −19 C , a Z i odpovídající atomová čísla.
Aby byla tato bariéra překonána, musí se jádra srážet vysokými rychlostmi, takže je jejich kinetické energie dostanou dostatečně blízko na to, aby došlo k silné interakci a spojily je dohromady.
Podle kinetické teorie plynů je teplota plynu pouze měřítkem průměrné kinetické energie částic v tomto plynu. U klasických ideálních plynů je distribuce rychlosti plynných částic dána Maxwellem -Boltzmannem . Z této distribuce lze určit podíl částic s rychlostí dostatečně vysokou na překonání Coulombovy bariéry.
V praxi se ukázalo, že teploty potřebné k překonání Coulombovy bariéry byly menší, než se očekávalo, kvůli kvantově mechanickému tunelování , jak stanovil Gamow . Zohlednění bariérové penetrace tunelem a distribuce rychlosti vede k omezenému rozsahu podmínek, kde může dojít k fúzi, známému jako okno Gamow .
Absence Coulombovy bariéry umožnila objev neutronů Jamesem Chadwickem v roce 1932.