Jaka siła jest potrzebna aby połączyć dwa jądra wodoru w syntezie jądrowej?

Pytanie

Pyta Radek

Chciałbym się dowiedzieć jaka (w przybliżeniu) siła jest potrzebna aby połączyć dwa jądra wodoru w syntezie jądrowej, i ile ona wynosi w kilogramach (jako jednostkach siły).

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Reakcje syntezy jąder wodoru w cyklu protonowym zachodzą efektywnie we wnętrzu Słońca w temperaturze rzędu $10^7$ K. Oznacza to średnią energię kinetyczną protonów $E_{\rm kin}$ rzędu 1 keV. Tego samego rzędu będzie elektromagnetyczna energia potencjalna w układzie proton-proton w momencie przejścia przez barierę potencjału (punkt, w którym odpychające siły elektromagnetyczne równoważą się z przyciągającymi siłami jądrowymi). Siła elektromagnetyczna w tym punkcie jest rzędu $E_{\rm kin}^2/(\hbar c \alpha)$, czyli około jednej stutysięcznej kG (gdzie kG to kilogram jako jednostka siły).