Coulombova bariéra

Coulombova bariéra  je potenciální bariéra , kterou musí atomová jádra (která jsou kladně nabitá ) překonat, aby se k sobě přiblížila, aby se objevila přitažlivost způsobená silnou interakcí nukleonů na krátkou vzdálenost ( nukleární síly ). Coulombova bariéra je důsledkem skutečnosti, že podle Coulombova zákona se podobně nabitá tělesa vzájemně odpuzují. Na krátké vzdálenosti (asi 1 fm) jaderné síly mezi dvěma protony jsou silnější než Coulombovy síly odtlačující podobně nabité částice od sebe; nicméně, jaderné síly klesají s rostoucí vzdáleností hodně rychleji než Coulomb síly. V důsledku toho má závislost celkového interakčního potenciálu jader na vzdálenosti maximum (vrchol Coulombovy bariéry) v určité vzdálenosti.

Coulombova bariéra brání průběhu termonukleární reakce v plazmatu. Faktem je, že i při teplotách několika tisíc kelvinů (když látka již přechází do plazmatického stavu ) kinetická energie jader stále nestačí k tomu, aby je přiblížila na vzdálenost, ve které se jaderné přitažlivé síly zvětší . než Coulombovy odpudivé síly. Teprve při teplotách v řádu milionů kelvinů se projeví pravděpodobnost překonání Coulombovy bariéry v důsledku tunelování a začne probíhat samoudržující termonukleární reakce. Právě tyto podmínky se realizují ve středu hvězd , zejména uvnitř Slunce .

Coulombova bariéra se také nazývá potenciální bariéra, kterou musí částice alfa překonat , aby unikla z jádra během rozpadu alfa . Logicky, tento termín není zcela správný, protože Coulombova interakce odpuzuje částici alfa od jádra (čímž přispívá k jejímu letu), zatímco přitahování částice alfa k jádru je způsobeno jadernými silami ; potenciální bariéra, která zabraňuje rozpadu alfa, je vytvořena právě jadernými silami. Coulombova bariéra (spolu s méně významnou odstředivou bariérou ) je překonána v alfa rozpadu tunelováním. Pravděpodobnost tunelování silně (exponenciálně) závisí na výšce a šířce bariéry, která má být překonána, takže poločas rozpadu alfa-aktivních jader rychle roste s klesající energií rozpadu: jádra s rozpadovou energií asi 8 MeV se rozkládají v mikrosekundách ( například 214 Po), zatímco rozpad alfa s energií asi 2 MeV nastává v průměru za dobu mnohem delší, než je stáří vesmíru (například 180 W).

Hodnota Coulombovy bariéry je určena vzorcem

kde k označuje koeficient závislý na systému jednotek měření, ,  jsou atomová čísla přicházející (odcházející) částice a jádra, v tomto pořadí,  je efektivní poloměr jádra (vzdálenost, ve které začíná převládat silná interakce Coulomb),  je elektronový náboj .

Viz také

• odstředivá bariéra

Slovníky a encyklopedie	Skvělý norský Velký Rus Britannica (online)