Куло́новское возбужде́ние ядра́, переход атомного ядра из основного состояния в возбуждённое в результате электромагнитного взаимодействия с налетающей заряженной частицей. Наблюдается при бомбардировке мишени ускоренными частицами – протонами, дейтронами, альфа-частицами, тяжёлыми ионами. Наиболее отчётливо проявляется в том случае, когда энергия налетающей частицы не слишком велика, так что кулоновское отталкивание препятствует её проникновению в ядро. Кулоновское возбуждение ядра теоретически предсказано В. Вайскопфом в 1938 г., впервые экспериментально наблюдалось в 1953 г.

Кулоновское возбуждение ядра относится к ядерным реакциям, обусловленным т. н. дальними столкновениями. В таких реакциях проявляется только электромагнитное взаимодействие заряженной частицы с ядром. Эти взаимодействия происходят либо при больших значениях прицельного параметра столкновений, либо при условии, что кинетическая энергия налетающего иона меньше высоты кулоновского барьера ядра. В последнем случае даже при малом прицельном параметре наименьшее расстояние $a$ между центрами ядра и иона будет превышать сумму их радиусов $(R_1 + R_2).$ Величина $a$ определяется соотношением между кинетической энергией $ℰ$ иона и высотой кулоновского барьера $B\text:$ $a = (R_1 + R_2)ℰ/B.$

Вероятность кулоновского возбуждения ядра связана с радиационными переходами между различными состояниями ядра. Поэтому кулоновское возбуждение ядра является одним из методов ядерной спектроскопии. Вероятность (сечение) кулоновского возбуждения ядра определяется сечением рассеяния налетающих частиц и вероятностью возбуждения ядерного уровня с заданной энергией. Измерения сечений кулоновского возбуждения ядра позволяют определить значения электрических мультипольных моментов, которые, в свою очередь, несут информацию о структуре ядра (в основном о распределении электрического заряда в ядре). Сечение кулоновского возбуждения быстро растёт с увеличением заряда ядра. При бомбардировке ядра тяжёлыми ионами, например $_{54}^{136}{\text{Xe}}$ или $_{82}^{208}{\text{Pb}},$ сечение возбуждения вращательных уровней ядра становится столь значительным, что при больших углах рассеяния (более 90°) вероятность кулоновского возбуждения ядра приближается к единице. В этом случае проявляются эффекты более высоких порядков, в частности многократное кулоновское возбуждение ядра, которое можно рассматривать как ряд последовательных радиационных переходов в ядре, происходящих в результате однократного столкновении с ионом.

С использованием кулоновского возбуждения ядра была получена уникальная информация о структуре атомных ядер и об их коллективных свойствах, обусловленных входящими в состав ядра нуклонами. Эти свойства в значительной степени определяют и форму атомных ядер, и спектр их возбуждённых состояний. Развёрнутые исследования кулоновского возбуждения ядер были проведены И. Х. Лембергом, Ю. П. Гангрским и др. (Государственная премия 1968 г.). В результате этих исследований были обнаружены и описаны оболочечная структура коллективных состояний ядра и деформация лёгких ядер.

Исследования кулоновского возбуждения показали, что в атомных ядрах преобладающим мультипольным моментом является квадрупольный момент ядра, который определяет степень отклонения заряда ядра от сферической симметрии.

Выявлены различные типы кулоновских возбуждений ядра. Так, кулоновское октупольное возбуждение соответствует переходу между энергетическими уровнями ядра с изменением чётности, а также изменению момента ядра на 3. Этот тип возбуждений связан с наличием коллективных возбуждений ядер, интерпретируемых как октупольные колебания поверхности ядра (подобно рассмотренным выше квадрупольным колебаниям). Для ядер с зарядом ядра $Z>82$ (изотопы $\text{Pb}$, $\text{Ra}$, $\text{Th}$, $\text{U}$, $\text{Pu}$, $\text{Cm}$, $\text{Cf})$ амплитуды октупольных колебаний особенно велики, во многих случаях они даже выше, чем соответствующие амплитуды квадрупольных колебаний. Наиболее сильно это проявляется в ядре $^{226}{\text{Ra}}.$

На основании опытов по кулоновскому возбуждению ядра было установлено, что ядра с атомными массами $A=20-27,$ $A=150-180$ и $A>220$ являются деформированными ядрами, т. е. имеют форму вытянутого эллипсоида с отношением большой и малой полуосей около 1,3. Небольшая область ядер с $A=180-190$ (изотопы $\text{Pt}$ и $\text{Hg})$ соответствует сплюснутому эллипсоиду приблизительно с тем же эксцентриситетом. Такая форма ядер в значительной степени определяет и спектр их возбуждённых состояний (соответствующих вращательным возбуждениям ядра), и значения их электромагнитных моментов (аномально большие электрические квадрупольные моменты). При октупольных возбуждениях ядро принимает грушевидную форму. В ряде ядер, например в ядрах с $A>210,$ октупольные колебания могут оказывать заметное влияние на свойства ядер, т. к. жёсткость по отношению к таким колебаниям ниже, чем к квадрупольным колебаниям. Информация о структуре и форме ядер используется при расчётах механизмов и вероятностей ядерных реакций с участием этих ядер. Такие расчёты могут быть использованы при рассмотрении сценариев нуклеосинтеза в астрофизике.