Shellkorrigeringar

Shellkorrigeringar är en metod inom teoretisk kärnfysik och kvantkemi som används för att fånga effekter av skallstruktur i finite fermioniska system, där energinivåerna är quantiserade. Den övergripande idén är att den totala energin består av en smidig, makroskopisk del (som ett likvärdigt vätske-droppe- eller Thomas-Fermi-urtryck) och en mikroskopisk del som beror på hur energi-nivåerna ligger fördelade mellan skal. Shellkorrigeringarna förklarar bland annat varför vissa kärnor eller metallkluster visar extra stabilitet vid särskilda antal protoner och neutroner.

Hur beräkningen går till bygger vanligtvis på Strutinsky-smörjningen. Man summerar de enskilda partikelenergierna upp till Fermi-nivån och jämför med en smoothed energi som erhålls genom att konvolvera energinivåerna med en smoothing-funktion (ofta Gaussisk) med bredd gamma och en ordning p för att korrigera kurvaturen. Skillnaden mellan den faktiska energin och den smidiga energin betecknas som shellkorrigering, E_shell = E_sp − E_smooth. Vid låga temperaturer kan även temperaturberoende korrigeringar inkluderas.

Användningsområden inkluderar förutsägelser av bindningsenergier, deformationer och fissionbarriärer i kärnmodeller, liksom studier av metallkluster och vissa kvantdotsystem där skallstruktur spelar en roll. Metoden har varit central i många makro-mikro modeller och i utvecklingen av mass-formler för kärnor.

Begränsningar finns i att resultatet delvis beror på val av smörjparameter gamma och ordningen p, vilket gör tolkningen av E_shell oprecis i vissa fall. Trots detta utgör shellkorrigeringar ett etablerat verktyg för att införliva kvantmekanisk struktur i huvudsakligen smidiga makroskopiska beskrivningar.