Barrière coulombienne

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En physique nucléaire, la barrière coulombienne est la répulsion, ou barrière de potentiel, qui doit être vaincue pour qu'aient lieu les réactions de radioactivité α et de fusion nucléaire. Celles-ci font intervenir des noyaux atomiques qui sont chargés positivement, donc qui subissent une force de répulsion électrostatique, suivant la loi de Coulomb.

En ce qui concerne la radioactivité α, la particule α éjectée par le noyau père a très généralement une énergie cinétique de quelques MeV, bien inférieure à l'énergie potentielle au sommet de la barrière pour les distances de quelques femtomètres (distance correspondant à la somme des rayons de la particule et du noyau cible). La traversée de la particule α, virtuelle à l'intérieur du noyau, vers l'extérieur, où elle deviendra réelle, se fait donc par effet tunnel.

Pour la nucléosynthèse, l'état initial est constitué de deux noyaux dont la rencontre doit mener à une fusion, donnant un noyau de numéro atomique plus élevé. La barrière coulombienne étant d'autant plus grande que les noyaux sont de numéros atomiques importants, les énergies cinétiques à fournir aux noyaux d'entrée deviennent énormes, afin de permettre aux noyaux de se rapprocher suffisamment, jusqu'à la portée de l'interaction forte. Dans le cœur des étoiles, ces énergies cinétiques sont tout simplement l'expression de température ambiante, supérieure au moins à 107 K.