ydinrajapinnasta

Ydinrajapinta on ydinrakenteen alue, jossa ydinlatauksen tiheys muuttuu nopeasti ydinkeskustasta kohti ulkokuorta. Se ei ole tarkka, jyrkkä raja, vaan ohut rajapinta, jonka paksuus ja muoto riippuvat ydinmassasta sekä koostumuksesta. Tiheys laskee yleensä nollaan useamman femtometrin matkalla, ja tämän alueen ominaisuudet heijastuvat muun muassa ydinreaktioiden sekä yleisen ydinenergian laskennassa käytettyihin malleihin.

Ydinrajapinnan kuvauksessa käytetään usein Woods–Saxon -tiheysjakaumaa: n(r) = n0 / [1 + exp((r − R)/a)]. Tässä R on ydinalan yleinen säde, noin 1,2 fm kertojen A^(1/3), ja a on diffusiviteetti, jonka arvo on tyypillisesti noin 0,5 fm. Näin mitattu rajapinta ei ole täysin jyrkkä, vaan hajaantuneempi. Malli kuvaa tiheysjakauman asteittaista laskua ja sitä, miten pinta-mainen ominaisuus kehittyy erilaisten ydinmassojen kohdalla.

Merkitys. Rajapinta on keskeinen tekijä monissa ilmiöissä: se vaikuttaa neutronien ja muiden hiukkasten törmäyksiin, reaktioiden todennäköisyyksiin sekä fission estoon ja kulkuun. Se liittyy myös ydinpinnan kollektiivisiin värähtelyihin sekä neutroniskin (neutron skin) paksuuteen erityisesti suurmassaisissa isotoopeissa.

Mittaukset ja tutkimus. Rajapinnan ominaisuuksia selvitetään elektronisen ja hadronisen hajonnan sekä neutronin ihon paksuuden mittauksilla eri isotopeissa. Näin voidaan arvioida tiheysjakautumaa ja diffusiviteettia sekä testata teoreettisia malleja.

Lisätietoja: ydin tiheys, Woods–Saxon -malli, neutron skin sekä fission barrier ja ydinrakenteiden teoriat.