Coulomb -gát - Coulomb barrier

A Coulomb-korlát , amely a Coulomb-törvényről kapta a nevét , és amelyet Charles-Augustin de Coulomb fizikusról neveztek el , az elektrosztatikus kölcsönhatás miatti energiagát, amelyet két atommagnak kell leküzdenie, hogy elég közel kerüljenek ahhoz, hogy nukleáris reakciót végezzenek .

Potenciális energiagát

Ezt az energiagátat az elektrosztatikus potenciális energia adja :

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

ahol

k jelentése Coulomb-állandó =8,9876 × 10 ⁹  N · m ² · C ^–2 ;

ε ₀ a permittivitás szabad hely ;

q ₁ , q ₂ a kölcsönhatásba lépő részecskék töltései;

r a kölcsönhatás sugara.

Az U pozitív értéke a taszító erőnek köszönhető, ezért az egymással kölcsönhatásban lévő részecskék egyre közelebb kerülnek az energiaszinthez. A negatív potenciális energia kötött állapotot jelez (vonzó erő hatására).

A Coulomb -gát növekszik az ütköző magok atomszámával (azaz a protonok számával):

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

ahol e az elemi töltés ,1,602 176 53 × 10 ⁻¹⁹  C , és Z _i a megfelelő atomszámok.

Ennek az akadálynak a leküzdéséhez a magoknak nagy sebességgel kell ütközniük, így mozgási energiájuk elég közel hajtja őket ahhoz, hogy az erős kölcsönhatás megtörténjen és összekapcsolja őket.

A gázok kinetikai elmélete szerint a gáz hőmérséklete csak az adott gázban lévő részecskék átlagos mozgási energiájának mértéke. A klasszikus ideális gázok esetében a gázrészecskék sebességeloszlását Maxwell – Boltzmann adja meg . Ebből az eloszlásból meg lehet határozni a Coulomb -gát leküzdéséhez elég nagy sebességű részecskék arányát.

A gyakorlatban a Coulomb -gát leküzdéséhez szükséges hőmérséklet a vártnál alacsonyabbnak bizonyult a kvantummechanikai alagút miatt , ahogy azt Gamow megállapította . Az alagutakon keresztüli akadályok behatolásának és a sebességelosztásnak a figyelembe vétele korlátozott számú olyan körülményt eredményez, ahol az összeolvadás megtörténhet, ez a Gamow-ablak .

A Coulomb -gát hiánya lehetővé tette a neutron felfedezését James Chadwick által 1932 -ben.

Hivatkozások