Rieth József: Világom - Anyagvilág - Háttérismeret

Coulomb-gát

Tartalomjegyzékhez Világképem <  (Alfapont, Kvark-időszak, Hadron-időszak)     

Az alábbi ábrák azt érzékeltetik, hogy a nukleáris és az elektromos kölcsönhatásra egyaránt érzékeny pozitív nukleontartalmú részecskék (atommagok) miért érzékelnek mindkét oldalról gátként működő potenciált (Coulomb-gát) egy (másik) atommag körül. Az ábrák elkészítésekor a magot egy RN sugarú tömör gömbnek tekintettem, melyben a Ze magtöltés teljesen egyenletesen oszlik el.

Pozitron a magnál

A pozitron, lepton lévén, “vak” a magerőre nézve, és csak a magtöltés elektromos taszítását érzékelik. Ha a pozitronlövedék kezdeti (kinetikus) energiája alacsonyabb lenne az ábrán pontozott vízszintes vonallal jelölt szintnél, akkor az Ek kinetikus energiája még azelőtt nullára csökkenne, hogy elérhetné az atommagot. A potenciálgörbe egészen a mag felületéig a ponttöltés-potenciált követi (pontozott görbe), a magon belül viszont sokkal kisebb ütemben növekszik a magközéppont felé haladva. A potenciál a mag kellős közepén éri el maximumát (~ néhány MeV), amely csupán 50%-kal magasabb a magfelszínen érzékelt potenciálnál. Ha a mag kisebb lenne (ugyanakkora Z mellett), akkor a mag Coulomb-potenciálja feljebb csúszna a ponttöltésgörbe mentén: ez a tény adja a kulcsot a magrádiusz töltöttrészecske-szóródási kísérlet alapján történő meghatározásához (Rutherford-szórás).

Neutron a magnál

A neutron, elektromos töltés híján, “vak” a Coulomb-erő (elektromos kölcsönhatás) tekintetében. Ugyanakkor, hadron lévén, a maghoz elég közelre kerülve érzékeli a reziduális erős kölcsönhatás (magerő) vonzását, melyet az ábrán az ún. Woods–Saxon-potenciállal szemléltetek. A maghoz közeledő neutron semmiféle potenciálgátat nem érzékel, ezért nullához tartó sebességgel (pl. tízegynéhány meV termikus energiával) is elérheti a magot.

Proton a magnál

A proton, mely töltött is és hadron is, mindkét erőfajtát érzékeli, ezért számára a két potenciálgörbe szuperpozíciója (összege) lesz a mérvadó. Az összegzés eredménye a Coulomb-gát, mely pozitív nukleáris részecskék esetében mindkét irányban gátként viselkedik.

Alagúthatás

Például az α-bomlás csak a kvantummechanikai alagúthatás segítségével mehet végbe. Az alagúthatás azt jelenti, hogy egy részecske, melynek kinetikus energiája nem éri el egy nem túl széles potenciálhegy magasságát, véges valószínűséggel mégiscsak képes átjutni a hegy túloldalára, mintha a hegy oldalában egy alagutat talált volna.

Coulomb-erő

A Coulomb-törvény a fizikában két pontszerű elektromos töltés közti elektromos kölcsönhatásból származó erő nagyságát és irányát adja meg. A törvényt Charles Augustin de Coulomb francia fizikus igazolta kísérleti úton, torziós mérleggel végzett mérések segítségével. A töltött testek között fellépő erőhatást Coulomb-erőnek nevezzük. Két azonos előjelű töltés taszítja, két különböző előjelű töltés vonzza egymást.

Vákuumban két pontszerű elektromos töltés (Q1 és Q2) között ható erő nagysága egyenesen arányos a két töltés szorzatával és fordítottan arányos a közöttük lévő távolság négyzetével.

Ha a két töltés között valamilyen szigetelő anyag (dielektrikum) található, akkor a szigetelőben mérhető Fsz erő nagysága a vákuumban mérhető Fv erőnél kisebb. A két erő hányadosa az adott szigetelőre jellemző állandó. Ezt a hányadost az adott anyag relatív permittivitásának (relatív dielektromos állandójának) nevezzük.

Tartalomjegyzékhez Világképem <  Alfapont     

-------------------

http://nasa.web.elte.hu/NewClearGlossy/CoulombBarrier.htm

http://hu.wikipedia.org/wiki/Coulomb-t%C3%B6rv%C3%A9ny