La barrera de Coulomb , llamada así por la ley de Coulomb , que a su vez lleva el nombre del físico Charles-Augustin de Coulomb , es la barrera energética debida a la interacción electrostática que dos núcleos necesitan superar para poder acercarse lo suficiente como para sufrir una reacción nuclear .
Esta barrera energética viene dada por la energía potencial eléctrica :
dónde
Un valor positivo de U se debe a una fuerza repulsiva, por lo que las partículas que interactúan tienen niveles de energía más altos a medida que se acercan. Una energía potencial negativa indica un estado ligado (debido a una fuerza de atracción).
La barrera de Coulomb aumenta con los números atómicos (es decir, el número de protones) de los núcleos en colisión:
donde e es la carga elemental y Z i los números atómicos correspondientes.
Para superar esta barrera, los núcleos tienen que colisionar a altas velocidades, por lo que sus energías cinéticas los acercan lo suficiente como para que se produzca la fuerte interacción y los unan.
Según la teoría cinética de los gases , la temperatura de un gas es solo una medida de la energía cinética promedio de las partículas de ese gas. Para los gases ideales clásicos , la distribución de velocidades de las partículas de gas viene dada por Maxwell-Boltzmann . A partir de esta distribución, se puede determinar la fracción de partículas con una velocidad lo suficientemente alta como para superar la barrera de Coulomb.
En la práctica, las temperaturas necesarias para superar la barrera de Coulomb resultaron ser menores de lo esperado debido a la tunelización de la mecánica cuántica , como estableció Gamow . La consideración de la penetración de barreras a través de túneles y la distribución de velocidades da lugar a un rango limitado de condiciones donde puede tener lugar la fusión , conocida como ventana de Gamow .
La ausencia de la barrera de Coulomb permitió el descubrimiento del neutrón por James Chadwick en 1932. [1] [2]
