Почему реакции слияния лёгких ядер могут протекать лишь при температурах порядка миллионов градусов? Приведите оценку такой температуры.
-
Ядра сливаются под действием ядерных сил, но эти силы действуют на очень малых расстояниях, меньших
м. Значит, ядра нужно сблизить до такого расстояния. -
Ядра заряжены положительно, поэтому они кулоновски отталкиваются. Чтобы преодолеть отталкивание, кинетическая энергия ядер должна превышать потенциальную энергию их кулоновского взаимодействия.
-
Оценим эту энергию для ядер дейтерия и трития (заряд
) на расстоянии м:
. -
Средняя кинетическая энергия ядер связана с температурой (Ф-
, формула ( )): . Из условия получаем
. -
Реально хватает температур поменьше, около
К и выше: слияние идёт за счёт «хвоста» максвелловского распределения (наиболее быстрых ядер), энергия которых в сотни раз больше средней. Поэтому реакции слияния идут при температурах порядка сотен миллионов градусов.
Нужно преодолеть кулоновское отталкивание, чтобы ядра сблизились до
