Abstrakt

Eine kurze Anmerkung zu Kernmodellen und Quantenmechanik

Michael Jackson

Es wurden auch eine Reihe von Modellen für den Kern vorgeschlagen, in denen Nukleonen Orbitale besetzen, ähnlich den Atomorbitalen in der Atomphysiktheorie. Diese Wellenmodelle stellen sich Nukleonen entweder als größenlose Punktteilchen in Potentialtöpfen oder als Wahrscheinlichkeitswellen wie im „optischen Modell“ vor, die reibungslos mit hoher Geschwindigkeit in Potentialtöpfen kreisen.

In den obigen Modellen können die Nukleonen aufgrund ihrer Fermionen Orbitale paarweise besetzen, was eine Erklärung für die aus Experimenten bekannten geraden/ungeraden Z- und N-Effekte ermöglicht. Die genaue Beschaffenheit und Kapazität der Kernschalen unterscheidet sich von denen der Elektronen in Atomorbitalen, hauptsächlich weil sich der Potentialtopf, in dem sich die Nukleonen bewegen (insbesondere in größeren Kernen), stark vom zentralen elektromagnetischen Potentialtopf unterscheidet, der die Elektronen in Atomen bindet. Eine gewisse Ähnlichkeit mit Atomorbitalmodellen kann man bei einem kleinen Atomkern wie dem von Helium-4 erkennen, in dem die beiden Protonen und die beiden Neutronen getrennt 1s-Orbitale besetzen, die dem 1s-Orbital der beiden Elektronen im Heliumatom entsprechen, und aus demselben Grund eine ungewöhnliche Stabilität erreichen. Kerne mit 5 Nukleonen sind alle extrem instabil und kurzlebig, doch Helium-3 mit 3 Nukleonen ist selbst ohne eine geschlossene 1s-Orbitalschale sehr stabil. Ein weiterer Kern mit 3 Nukleonen, das Triton Wasserstoff-3, ist instabil und zerfällt in isoliertem Zustand in Helium-3. Eine schwache Kernstabilität mit 2 Nukleonen {NP} im 1s-Orbital findet sich im Deuteron Wasserstoff-2, mit jeweils nur einem Nukleon in den Protonen- und Neutronenpotentialtöpfen.