væskedroppmodell

Væskedroppmodell, eller liquid drop-model, er en makroskopisk modell i kjernefysikk som beskriver kjernen som en flytende dråpe av nucleonene (protoner og nøytroner). Ideen er å forklare de overordnede, systematiske egenskapene til kjernen, som bindingseenergi og massetallenes trender, ved å bruke liknende begreper som i en væskedråpe – volum, overflate og inneboende fristelser mellom ladede partikler. Modellen forenkler kjernens kompliserte many-body-fysikk ved å se bort fra individuelle energinivåer og fokuserer på makroskopiske egenskaper.

Hovedtrekkene i modellen er energibegrepet som består av flere bidrag. Den presumptivt totale bindingsenergien til en kjerne med massetall A og protontall Z kan tilnærmes av en sum av termer som tilsvarer: volumerenergi som skalerer med A, overfladeenergi som skalerer med A^{2/3}, Coulomb-energi som følger av protonladningen Z og Coulombs frastøtning, samt asymmetri-energi som avhenger av forholdet mellom antall nøytroner og protoner. En vanlig uttrykk brukt i tekstene er:

E_bind(A,Z) ≈ aV A - aS A^{2/3} - aC Z(Z-1)/A^{1/3} - aA (A-2Z)^2 / A + δ(A,Z),

der aV, aS, aC og aA er empiriske konstanter, og δ(A,Z) er pairing-terminen som gir positive bidrag for visse parforhold (f.eks. even-even kjerner) og negative for andre, mens den ofte blir null for enkelte odd A.

Historisk sett ble væskedroppmodellens ideer utviklet på 1930- og 1940-tallet og danner grunnlaget for Bethe-Weizsäcker semi-empiriske masseformel. Den brukes fortsatt for å forklare generelle systematiske trender i binding energi og fissionbarrierer, samt som komplementær del av mer detaljerte modeller som inkluderer shell-effekter og finite-range korrigeringer.

Begrensninger: som en makroskopisk modell tar den ikke hensyn til individuelle kjernestabiliteter og shell-strukturen, som er viktige for å forklare ustøenheter i bindinger. Modeller som tilfører shell-korreksjoner (f.eks. Strutinsky-tillegg) og finite-range droplet-modeller bygger videre på væskedroppenkonseptet for å forbedre presisjonen.