Kärnmodellerna

Kärnmodellerna är ett samlingsnamn för teoretiska ramverk som används för att beskriva kärnans struktur och beteende hos atomkärnor. De försöker förklara hur bindningsenergi uppkommer, kärnans form, excitationsspektrum och reaktionsbeteende.

Historien präglas av flera huvudinriktningar. Den vätskebaserade modellen behandlar kärnan som en droppe som följer vätsketeorin och strävar efter minimala speciella ytor. Den kärnskalsmodellen förklarar magiska tal och energinivåer utifrån singulära partiklars rörelse i ett gemensamt potentialfält. Den kollektiva modellen betonar deformation och gemensamma rörelser hos kärnan, medan moderna metoder blandar dessa perspektiv. Under senare år har utvecklats metoder som Interacting Boson Model, klustermodeller samt ab initio-teorier som no-core shell model och olika självkonsistenta fält- och medel-fältmodeller.

Viktiga modeller omfattar bland annat den macroscopic-microscopic-ansatsen, där man kombinerar makroskopiska energier med kvantmekaniska korrektioner, samt den mikroskopiska shell modellen och dess vidareutvecklingar. Ofta används olika modeller inom olika områden eller regioner av kärnlaster; inga modeller är universellt giltiga och resultat tolkas i ljuset av experimentella data.

Användningsområden inkluderar att förutsäga energinivåer och halveringstider, beskriva reaktionsmekanismer, analysera kärnbildning i stjärnor och vägleda utvecklingen av medicinska isotoper samt kärntekniska tillämpningar. Begränsningar uppstår i ökad komplexitet för tyngre eller excentriska kärnor, där flera modeller kombineras för bästa förklaring.

Se även: kärnfysik, kärnmodell, modellinduktion.