Кулоновский барьер ядра

Куло́новский барье́р ядра́, энергетический барьер, который необходимо преодолеть положительно заряженной частице для проникновения в ядро в результате столкновения, а также фрагментам ядра при распаде последнего. Кулоновский барьер ядра характеризуется высотой ${\displaystyle B}$ и шириной, определяемой для заданной энергии точками входа в барьер и выхода из него. Высота кулоновского барьера ядра соответствует электростатической энергии взаимодействующих объектов, расположенных на расстоянии, приблизительно равном сумме ${\displaystyle R}$ их радиусов. Оценка величины кулоновского барьера ядра даёт следующее значение ${\displaystyle B=1,44\cdot Z_{1}Z_{2}/R}$, где ${\displaystyle Z_{1}}$ и ${\displaystyle Z_{2}}$ – зарядовые числа рассматриваемых объектов, ${\displaystyle B}$ выражено в МэВ, ${\displaystyle R}$ – в ферми.

В классической механике частица, кинетическая энергия которой меньше величины кулоновского барьера ядра, не может проникнуть в ядро или вылететь из него. Прохождение такой частицы через барьер (т. н. туннелирование) является чисто квантово-механическим эффектом. Вероятность этого процесса экспоненциально убывает с увеличением высоты кулоновского барьера ядра, приведённой массы фрагментов ядра и уменьшением энергии налетающей частицы. Большинство ядерных реакций, осуществляемых в лабораторных условиях, протекает при энергиях, превышающих кулоновский барьер ядра. Вероятность подбарьерных ядерных реакций крайне мала, но именно эти реакции играют огромную роль в развитии Вселенной, являясь источником энергии звёзд.