Vätskedroppmodellen

Vätskedroppmodellen är en makroskopisk teori om atomkärnan som behandlar kärnan som en droppe av vätska. Den används för att förklara systematiska mönster i kärnbindning och massor och ligger till grund för den semi-empiriska massformeln, ofta kallad Bethe–Weizsäcker-formeln. I modellen antas kärnans bindningsenergi vara sum av flera termer som speglar olika fysiska effekter: en volymterm som är proportionell mot massantalet A och som återspeglar att kärnan består av närliggande nucleoner som binds tillsammans; en ytenerm som minskar bindningen med kärnans yta; en Coulombterm som beräknar den elektrostatiska repulsionen mellan protonerna; en asymmetri-term som tar hänsyn till skillnaden mellan neutroner och protoner; samt en paring-term som ger extra stabilitet åt jämna neutron- och protonantal. Den klassiska formen av massformeln skrivs ofta som B ≈ a_v A − a_s A^{2/3} − a_c Z(Z−1)/A^{1/3} − a_a (N−Z)^2/A + δ(A,Z). Parametrarna erhålls empiriskt och ger god överensstämmelse med experimentella masseskivor för medelstora kärnor.

Vätskedroppmodellen används framför allt för att förklara kärnbindningar, massdefekter och fissionens allmänna egenskaper samt systematiska trender i kärnbindningsenergin. Den har dock begränsningar: den saknar kärnans shell- och deformationseffekter, vilket leder till missförstånd kring magiska tal och detaljerade energinivåer. För att fånga sådana effekter kompletteras modellen ofta med shell-korrigeringar eller byts ut mot mer mikroskopiska beskrivningar som inkluderar finare interaktioner, exempelvis finite-range droppmodeller eller självkonsistenta beräkningar. Historiskt utvecklades modellen under 1930- och 1940-talen, huvudsakligen av Weizsäcker, ofta i samarbete med Bethe.