ЯДЕРНЫЕ МОДЕЛИ
Nuclear models

    Ядерные модели – упрощенные теоретические описания атомных ядер, основанные на представлении ядра в виде объекта с заранее известными характерными свойствами. Необходимость использования ядерных моделей связана с тем, что последовательной (точной, строгой) теории атомного ядра не существует. Это обусловлено тем, что ядро – система достаточно большого (десятки – сотни) числа частиц (нуклонов), расположенных близко друг к другу и сильно взаимодействующих. Теоретическое описание таких систем является очень трудной задачей. Более того, точное решение в квантовой механике (а ядро – это квантовомеханическая система) возможно пока лишь для систем не более 3 – 4 тел, т.е. для самых лёгких ядер ²Н, ³Н, ³Не, ⁴Не. Положение осложняется неполным знанием свойств ядерных сил и тем, что сами нуклоны это также составные частицы (они состоят из кварков). Это увеличивает число степеней свободы, которые нужно учитывать в строгой теории ядра. Использование моделей позволяет достичь приближённого понимания процессов, происходящих внутри и с участием атомных ядер.
    Когда прибегают к модельному описанию атомного ядра, то ядро представляют в виде некоего объекта, наделённого вполне определёнными характерными свойствами, например, в виде капли заряженной жидкости (капельная модель ядра). Таким образом, ядру приписывают характерные свойства, которые затем обуславливают характер его поведения в различных ситуациях, например, распадах или реакциях. Модель, обычно строится в виде уравнений (или соотношений) с учётом квантовомеханического статуса ядра и далее с помощью этой модели предсказывают результаты различных ядерных экспериментов, проверяя тем самым её предсказательную силу.
    Существуют различные модели ядра и каждая из них способна описать лишь ограниченную совокупность ядерных свойств. Некоторые модели выглядят даже взаимоисключающими.
    Условно ядерные модели можно разбить на два класса – микроскопические и коллективные. В микроскопических моделях рассматривается поведение отдельных нуклонов ядра. В коллективных – учитывается согласованное поведение (движение) больших групп нуклонов.
    Наиболее распространенной микроскопической моделью ядра является оболочечная модель (введена в 1949 г. М. Гепперт-Майер и Й. Йенсеном), которая предполагает, что в результате взаимодействия нуклонов друг с другом в ядре формируется общее среднее поле (общая потенциальная яма), в котором нуклоны независимо (в первом приближении) заполняют орбиты с определёнными квантовыми характеристиками, в том числе определённой энергией. На одной орбите может быть ограниченное число нуклонов. Орбиты с близкими энергиями группируются в оболочки. Полное заполнение нуклонами оболочек приводит к появлению особо устойчивых (магических) ядер. Подобным образом атомы благородных газов, обладающие заполненными электронными оболочками, характеризуются повышенной устойчивостью.
    Примером коллективной модели является ротационная модель ядра (Дж. Рейнуотер, О. Бор, Б. Моттельсон, 1950-е годы), описывающая низколежащие состояния несферических (деформированных) ядер. В этой модели низколежащие состояния возникают за счёт вращений ядра как целого вокруг внутренней оси с различными угловыми скоростями.
    Разнообразие моделей отражает разнообразие поведения ядер в разных ситуациях. Ядро может вести себя и как газ (модель ферми-газа) и как жидкость (модель жидкой капли или ферми-жидкости). Холодная ядерная жидкость обладает свойствами сверхтекучести (сверхтекучая модель ядра).

Подробнее см.

• Модели атомных ядер
• 12 лекций по физике атомного ядра