Kärnmodeller

Kärnmodeller är teoretiska ramverk som används för att beskriva kärnornas struktur, upplägg och dynamik. De försöker förklara hur protoner och neutroner binds samman, hur kärnor får sina energinivåer och hur de uppför sig i kärnreaktioner och vid excitations. Olika modeller är användbara i olika regioner av kärnoptik, och många moderna tillvägagångssätt kombinerar element från flera ramverk.

Klassificeringen av kärnmodeller kan beskrivas som macrokosmisk, mikroskopisk eller hybrid. Den klassiska flytande-dropp-modellen behandlar kärnan som en tät vätska som uppvisar volym- och ytenanser samt Coulomb-energi och asymmetria. Denna modell förklarar generella bindningsenergiers systematik och fissionsegenskaper, men saknar ofta förklaringar till mörka energinivåer och magiska tal.

Skalmodellen (shell-model) är mikroskopisk och bygger på att nucleoner fyller upp quantemiska skal i ett medelpotential. Den kan förklara magiska tal och specifika excitationsspectrum men kräver komplexa effektiva kärnreaktioner för att beskriva större kärnor.

Kollektiva modeller fokuserar på gemensamma rörelser hos många nucleoner, som rotation eller vibration, och används för att beskriva deformationer och långa våglinjer i spektrum. Klustermodeller ser kärnan som sammankopplade clusters, till exempel alfa-partiklar, och är användbara i vissa reaktionskanaler.

Moderna tillvägagångssätt inkluderar energidensitetsfunktionaler och mean-field-baserade metoder (såsom Skyrme/Gogny), samt ab initio- och no-core-metoder för lättare kärnor. Ingen ensam modell ger fullständig beskrivning över alla kärnor, utan valet beror på kärnans storlek, omgivning och de fenomental som studeras.