Schillenmodel

Schillenmodel, of shell model, is een theoretisch kader in de kernfysica dat de structuur van atoomkernen verklaart door nucleonen—protonen en neutronen—te beschouwen die bewegen in een gemiddeld veld dat door alle andere nucleonen wordt veroorzaakt. In dit veld vullen de nucleonen discrete energietoestanden of schillen, vergelijkbaar met elektronen in atoomschillen. Het model gaat uit van een onafhankelijk-particlebeeld: elk nucleon voelt een gemiddelde potentiaal en vult de beschikbare niveaus volgens de Pauli-principe en de kwantumgetallen.

Een kern met gesloten schillen vertoont extra stabiliteit en specifieke ground-state eigenschappen. Spin-orbit koppeling zorgt voor splitsingen tussen nabije niveaus en verklaart de bekende magische getallen 2, 8, 20, 28, 50, 82 en 126. Protons en neutrons vullen hun eigen schillen; vaak is alleen de buitenste valentiespace actief, en kernexcitaties worden beschreven als configuraties in deze ruimte.

In praktische berekeningen wordt vaak gebruikgemaakt van configuration interaction in een beperkte valentiespace met effectieve interacties. Deze aanpak kan de spin en pariteit van toestanden en gamma-overgangen reproduceren. Het model is krachtig nabij gesloten shells maar heeft beperkingen bij vervorming en collectieve verschijnselen die beyond-shell-model vereisen.

Historisch werd het shell-model ontwikkeld in de late jaren 1940 en begin jaren 1950 door Maria Goeppert-Mayer en J. Hans D. Jensen, wat leidde tot de Nobelprijs in 1963. De term verwijst ook naar het elektronenmodel van atomaire schillen in elektronische structuur.