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なぜ陽子はそのような高速で衝突して重水素に融合しなければならないのですか?

プロトンは、2つの主な理由のために、非常に高速で重水素に融合して衝突する必要があります。

1。クーロンバリア:

*陽子は正に帯電します。電荷が撃退するように、彼らは互いに強い静電力を及ぼすことを意味します。クーロンバリアとして知られるこの力は、融合するのに十分に近づく陽子に対する重要な障害として機能します。

*この障壁を克服するために、陽子は多くの運動エネルギーを必要とします。このエネルギーはその速度に直接関係しているため、高速はより大きな運動エネルギーに相当します。

*高速では、陽子は反発力を克服し、強力な核力が引き継ぐのに十分に近づき、それらを一緒に引っ張って重水素を形成するのに十分なエネルギーを持っています。

2。量子トンネル:

*クーロンバリアは手ごわいですが、プロトンは、完全に克服するのに十分な運動エネルギーを持っていなくても、時々それを「トンネル」することがあります。

*量子力学により、複数の状態に同時に存在する粒子が同時に存在する可能性があります。これは、プロトンには、古典的にそこに到達するのに十分なエネルギーがなくても、クーロンバリアの反対側に現れる小さな、しかしゼロ以外のチャンスがあることを意味します。

*トンネリングの確率はより高いエネルギーとともに増加しますが、それは依然として比較的まれなイベントです。そのため、融合が成功する可能性を高めるには、高密度のプロトンが必要です。

要約:

* 高速は、クーロンバリアを克服するために必要な運動エネルギーを提供します。

* 量子トンネリングにより、プロトンは古典的に十分なエネルギーを持っていなくても、障壁をある程度バイパスすることができます。

これらの要因は両方とも、核融合が発生するために非常に高い温度と圧力(高速につながる)の必要性に貢献しています。これが、融合反応が通常、星のような非常に熱く密な環境や制御された融合反応器で行われる理由です。

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