Coulomb barriere
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 23. juni 2020; checks kræver 4 redigeringer .Coulomb-barrieren er en potentiel barriere , der skal overvindes af atomkerner (som er positivt ladede ) for at komme tæt på hinanden for at se tiltrækning forårsaget af kortrækkende stærke vekselvirkninger mellem nukleoner ( kernekræfter ). Coulomb-barrieren er en konsekvens af, at ifølge Coulombs lov frastøder lignende ladede kroppe hinanden. Ved korte afstande (i størrelsesordenen 1 fm ) er kernekræfterne mellem to protoner stærkere end Coulomb-kræfterne, der skubber ens ladede partikler fra hinanden; dog aftager kernekræfterne med stigende afstand meget hurtigere end Coulomb-kræfterne. Som et resultat har afstandsafhængigheden af kernernes totale interaktionspotentiale et maksimum (toppen af Coulomb-barrieren) i en vis afstand.
Coulomb-barrieren forhindrer forløbet af en termonukleær reaktion i et plasma. Faktum er, at selv ved temperaturer på flere tusinde kelvin (når stoffet allerede går over i plasmatilstanden ), er kernernes kinetiske energi stadig ikke nok til at bringe dem tættere sammen i en afstand, hvorved de nukleare tiltrækningskræfter bliver større end Coulomb-afvisningsstyrkerne. Kun ved temperaturer i størrelsesordenen millioner af kelvin bliver sandsynligheden for at overvinde Coulomb-barrieren på grund af tunnelering mærkbar, og en selvopretholdende termonuklear reaktion begynder at finde sted. Det er disse forhold, der er realiseret i centrum af stjerner , især inde i Solen.
Coulomb-barrieren kaldes også den potentielle barriere, som en alfapartikel skal overvinde for at flygte fra kernen under alfa-henfald . Logisk set er dette udtryk ikke helt korrekt, eftersom Coulomb-vekselvirkningen frastøder alfa-partiklen fra kernen (derved bidrager til dens flugt), mens tiltrækningen af alfa-partiklen til kernen skyldes kernekræfter ; den potentielle barriere, der forhindrer alfa-henfald, skabes netop af kernekræfter. Coulomb-barrieren (sammen med den mindre signifikante centrifugalbarriere ) overvindes i alfa-henfald ved tunnelering. Sandsynligheden for tunneling afhænger stærkt (eksponentielt) af højden og bredden af barrieren, der skal overvindes, så halveringstiden for alfa-aktive kerner øges hurtigt med faldende henfaldsenergi: kerner med en henfaldsenergi på omkring 8 MeV henfald i mikrosekunder ( for eksempel 214 Po), mens alfa-henfald med en energi på ca. 2 MeV sker i gennemsnit over en tid, der er meget længere end universets alder (for eksempel 180 W).
Værdien af Coulomb-barrieren bestemmes af formlen
hvor k angiver en koefficient afhængigt af systemet af måleenheder, , er atomnumrene for henholdsvis den indkommende (udgående) partikel og kernen, er den effektive radius af kernen (den afstand, hvormed den stærke vekselvirkning begynder at råde over Coulomb) , er elektronladningen .
Se også
 Ordbøger og encyklopædier |
|---|