Coulombova bariéra - Coulomb barrier
tento článek potřebuje další citace pro ověření.Prosinec 2016) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
The Coulombova bariéra, pojmenoval podle Coulombův zákon, který je zase pojmenován po fyzikovi Charles-Augustin de Coulomb, je energetická bariéra kvůli elektrostatický interakce, kterou musí dvě jádra překonat, aby se mohli dostat dost blízko, aby podstoupili a jaderná reakce.
Potenciální energetická bariéra
Tato energetická bariéra je dána elektrostatická potenciální energie:
kde
- k je Coulombova konstanta = 8.9876×109 N m² C−2;
- ε0 je permitivita volného prostoru;
- q1, q2 jsou náboje interagujících částic;
- r je poloměr interakce.
Kladná hodnota U je způsobena odpudivou silou, takže interagující částice jsou na vyšších energetických úrovních, jakmile se přiblíží. Negativní potenciální energie označuje vázaný stav (kvůli přitažlivé síle).
Coulombova bariéra se zvyšuje s atomová čísla (tj. počet protonů) srážejících se jader:
kde E je základní náboj, 1.602 176 53×10−19 C a Zi odpovídající atomová čísla.
K překonání této bariéry musí jádra kolidovat při vysokých rychlostech, takže jejich kinetické energie je tlačí dostatečně blízko k silná interakce uskutečnit a spojit je dohromady.
Podle kinetická teorie plynů, teplota plynu je pouze měřítkem průměrné kinetické energie částic v tomto plynu. Pro klasiku ideální plyny distribuce rychlosti plynných částic je dána vztahem Maxwell – Boltzmann. Z této distribuce lze určit podíl částic s dostatečně vysokou rychlostí, aby překonali Coulombovu bariéru.
V praxi se ukázalo, že teploty potřebné k překonání Coulombovy bariéry jsou nižší, než se očekávalo kvantové mechanické tunelování, jak stanoví Gamow. Zohlednění průniku bariéry tunelováním a rozdělení rychlosti vede k omezenému rozsahu podmínek, kde může dojít k fúzi, známému jako Okno Gamow.
Absence Coulombovy bariéry umožnila objev neutronu u James Chadwick v roce 1932.[1][2]
Reference
- ^ Chadwick, James (1932). "Možná existence neutronu". Příroda. 129 (3252): 312. Bibcode:1932Natur.129Q.312C. doi:10.1038 / 129312a0.
- ^ Chadwick, James (1932). „Existence neutronu“. Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 136 (830): 692–708. Bibcode:1932RSPSA.136..692C. doi:10.1098 / rspa.1932.0112.