쿨롱 장벽 문서 원본 보기

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'''쿨롱 장벽'''(Coulomb barrier)은 두 [[원자핵]]이 [[핵융합]]을 일으킬 정도로 가까워지기 위해 극복해야 할 [[정전기력]]을 의미하며, 물리학자 [[샤를 드 쿨롱]]의 이름을 따서 이름 지어졌다.

== 에너지 장벽 ==
이 에너지 장벽은 정전기 위치 에너지에 의해 다음과 같이 주어진다.

:<math>U_{coul} = k {{q_1\,q_2} \over r}={1 \over {4 \pi \epsilon_0}}{{q_1 \, q_2} \over r}</math>
여기서,
:''k''는 [[쿨롱 상수]]이며, 8.9876×10<sup>9</sup> N m<sup>2</sup> C<sup>−2</sup>;
:''ε''<sub>0</sub>은 공간의 [[유전율]];
:''q<sub>1</sub>'', ''q<sub>2</sub>'' 은 두 입자의 [[전하|전하량]];
:''r''은 두 입자의 거리이다.

양수 U 값은 척력을 의미하며, 두 입자는 가까워질수록 높은 에너지 준위를 가지게 된다는 것을 의미한다. 음수 U 값은 인력으로 인한 속박상태를 나타낸다.

쿨롱 장벽은 [[원자번호]], 즉 원자핵의 [[양성자]]의 수와 함께 증가한다.

:<math>U_{coul}={{k \, Z_1 \, Z_2 \, e^2} \over r}</math>

여기서 ''e''는 [[기본 전하]]이며 1.602 176 53×10<sup>−19</sup> [[쿨롱|C]]이며, ''Z<sub>i</sub>''는 해당 원자번호이다.

쿨롱 장벽을 극복하고 [[핵융합]]이 일어나기 위해서는 [[강한 상호작용]]이 일어나서 두 원자핵을 서로 구속할 정도로 가까워져야 한다. 이를 위해서는 원자핵은 빠른 속도로 충돌해서, 운동 에너지가 쿨롱 장벽을 극복하여 할 정도로 높아야만 한다.

가스의 운동 이론에 따르면, 가스의 온도는 가스 내부 입자의 평균 속도의 측정치일 뿐이다. 일반적인 가스에서, [[맥스웰-볼츠만 분포]]는 가스 온도에 대해 어떤 속도로 움직이는 입자의 분포를 제공하며, 쿨롱 장벽을 넘는데 충분한 속도를 지니는 입자 분포 역시 계산 가능하다.

실제로 쿨롱 장벽을 넘기위한 온도는 [[양자역학]]에서 [[게오르기 안토노비치 가모프]]가 제시한 [[양자 터널링]] 효과로 인해 계산된 온도보다 낮다. 터널링을 이용한 장벽 돌파 및 속도 분포에 대한 고찰로 인해 핵융합이 일어날 수 있는 조건의 좁은 범위가 밝혀졌으며, 이는 [[가모프 창]]이라고 한다.

[[분류:핵물리학]]
[[분류:핵융합]]
[[분류:핵화학]]