库仑能

原子核的库仑能是由质子间的静电相互作用引起的。由于质子间库仓力是排斥的，库仓能使原子核的结合能减小。质子间库仑力对于原子核的结合能、密度分布、核稳定性、中子皮厚度等结构性质具有至关重要的作用。

库仑定律法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现，因而命名的一条物理学定律。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。因此，电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。

在真空中两个静止的点电荷Q1与Q2之间的相互作用力的大小和Q1、Q2的乘积成正比，和它们之间的距离r的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。其中要注意库仑定律成立的条件：处在真空中，必须是静止的点电荷。

其中Q1和Q2分别是两物体的带电量，r是两物体（中心）间的距离，k是一个常数。

静止带电体之间的相互作用力。带电体可看作是由许多点电荷构成的，每一对静止点电荷之间的相互作用力遵循库仑定律，又称静电力1。

库仑能简介早在1936年Bethe和 Bacher就已经讨论了库仑能在原子核结构方面的贡献，他们给出了锐边界球形核库仑能的解析表达式表达式。在原子核的液滴模型中，将原子核近似为均匀带电的液滴。基于液滴模型，Weizsacker提出的能够较好地描述原子核基态能量的半经验质量公式也包含了相同的库仑能项。

在物理和量子化学研究中，快速准确地计算出原子或原子核的库仑能仍然是个很大的挑战。对于一个复杂的原子核系统，计算其库仑能还存在着一些很难解决的困难。在液滴模型中，库仓能就是通过锐边界球形核近似的方法来计算的，即把原子核看成是质子和中子均匀分布的带电液滴。但是，利用高能电子散射实验测得的一些原子核的电荷并不是均匀分布的，原子核没有明确的锐边界，而是在核的表面存在弥散。特别是对于轻核,其表面厚度大约为2fm，这足以与其半径相比拟。,故而应该考虑原子核表面弥散对库仑能的影响。另一方面，很多情况下，特别是在重离子反应和超重核合成等过程中，原子核处于形变的状态，显然基于球形核近似得到的计算库仑能的方法将不再适用。更为普遍适用的方法是基于一定合理的质子密度分布，由库仓能的定义，直接对质子密度分布作积分得到原子核的库合能2。

展望基于 Skyrme能量密度泛函结合拓展的 Thomas- Fermi近似，对原子核密度进行约束变分，可以得到基态原子核的密度分布。基于得到的密度分布，解泊松方程得到库仓势，进而对库仑势积分可以得到原子核的库仑能。首先以质子密度为高斯分布球形核和锐边界均匀分布球形核已知的库仑能解析表达式对该数值积分方法进行了检验，该方法的结果表明，该数值积分方法得到的原子核库仓能与两种特例解析表达式的计算结果基本一致，为下一步计算的可靠性提供了保证。

对于以上库仑能的计算方法，得到的原子核库仑能解析表达式和其它相关的结论，只是计算了轴对称核的情况，而且只取到四极形变。对于八极、十六极形变或者其它非轴对称形变的情况尚未讨论研究。另外,在计算轴对称形变情况的时候，只取到弥散0.2~0.6fm、形变参量-0.5~0.5。显然，这样的形变范围还不够，特别是对重离子熔合反应以及重核裂变过程中大形变，该方法计算的库仑能不适应，这是该方法需要改进的地方3。

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学