库仑势垒

库仑障壁，以物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑（1736年-1806年）命名，是两个原子核要接近至可以进行核融合所需要克服的静电能量壁垒。由静电产生的位能障壁是：

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

此处

k 是库仑常数 = 8.9876×10⁹ N m² C⁻²;

ε₀ 是真空电容率;

q₁、q₂是交互作用粒子的电荷量;

r是交互作用的半径。

U的正值归咎于这是斥力，所以当相互间越接近时，微粒间的位能就会越高。负位能则表示是受到束缚的状态（由于是一种吸引力）。

库仑障壁随著互撞核子原子序（质子的数量）的增加而增加：

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

此处e是 基本电荷，1.602 176 53×10⁻¹⁹ C，而 Z_i 是对应的原子序。

高速可以克服障壁使核子互撞，因为它们在动能的驾驭下足以接近到强作用力能发生作用使它们束缚在一起。

依据气体运动论，气体的温度是气体平均速度的表征。对标准气体，马克士威-波兹曼分布的速度分布函数给了在各种温度下微粒运动速度的分布率，因此可以得知速度高到足以克服库仑障壁的微粒比率。

实际上，期待能克服库仑障壁的温度由于量子力学的隧道效应，低于乔治·伽莫夫所估计的温度。考虑经由隧道的势垒穿透和速度分布提升的范围限制条件，核融合可以经由所谓的伽莫夫窗口发生。

参阅

• 量子穿隧效应

参考资料