Кулоновский барьер

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Кулоновский барьер»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( декабрь 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Кулоновский барьер , названный в честь закона Кулона , который в своей очереди , назван в честь физика Шарль Огюстен де Кулон , является энергетическим барьером из - за электростатическое взаимодействие , что два ядра нужно преодолеть , чтобы они могли получить достаточно близко , чтобы пройти в ядерную реакцию .

Потенциальный энергетический барьер [ править ]

Этот энергетический барьер задается электростатической потенциальной энергией :

${\ displaystyle U _ {\ text {coul}} = k {{q_ {1} \, q_ {2}} \ over r} = {1 \ over {4 \ pi \ epsilon _ {0}}} {{q_ {1} \, q_ {2}} \ over r}}$

куда

k - постоянная Кулона =8,9876 × 10 ⁹  Н · м ² · C ^-2 ;

ε ₀ - диэлектрическая проницаемость свободного пространства ;

q ₁ , q ₂ - заряды взаимодействующих частиц;

r - радиус взаимодействия.

Положительное значение U обусловлено силой отталкивания, поэтому взаимодействующие частицы находятся на более высоких уровнях энергии по мере приближения. Отрицательная потенциальная энергия указывает на связанное состояние (из-за силы притяжения).

Кулоновский барьер увеличивается с увеличением атомных номеров (т. Е. Числа протонов) сталкивающихся ядер:

${\ displaystyle U _ {\ text {coul}} = {{k \, Z_ {1} \, Z_ {2} \, e ^ {2}} \ over r}}$

где e - элементарный заряд ,1.602 176 53 × 10 ⁻¹⁹  C , а Z _i - соответствующие атомные номера.

Чтобы преодолеть этот барьер, ядра должны сталкиваться с высокими скоростями, поэтому их кинетическая энергия сближает их достаточно близко, чтобы произошло сильное взаимодействие и связывало их вместе.

Согласно кинетической теории газов , температура газа - это всего лишь мера средней кинетической энергии частиц в этом газе. Для классических идеальных газов распределение частиц газа по скоростям дается Максвеллом – Больцманом . Из этого распределения можно определить долю частиц с достаточно высокой скоростью, чтобы преодолеть кулоновский барьер.

На практике температуры, необходимые для преодоления кулоновского барьера, оказываются ниже ожидаемых из-за квантово-механического туннелирования , как установлено Гамовым . Учет проникновения через барьер через туннелирование и распределение скорости приводит к ограниченному диапазону условий, в которых может происходить синтез, известному как окно Гамова .

Отсутствие кулоновского барьера позволило Джеймсу Чедвику в 1932 году открыть нейтрон . ^{[1] [2]}

Ссылки [ править ]