Maria Goeppert-Mayer Model Powłokowy Jądra Atomowego

Maria Goeppert-Mayer swoją nagrodę Nobla otrzymała właśnie za opracowanie, wraz z Halsem Jensenem, Modelu Powłokowego  Powłokowy model jądra atomowego powstał na zasadzie analogii do powłokowego modelu atomu. Zgodnie z obserwacjami poziomów wzbudzenia jąder atomowych zakłada, że nukleony nie mogą wewnątrz jądra przyjmować dowolnych stanów energetycznych, lecz tylko te zgodne z energiami kolejnych powłok. Każdą powłokę może zajmować określona liczba nukleonów. Dążą one do zajmowania możliwie najniższych powłok (najniższych pod względem energetycznym, model pozwala na wyliczenie tych poziomów). Kiedy zostanie ona wypełniona, energia wiązania dla pierwszego nukleonu na kolejnej powłoce jest wyraźnie mniejsza.

 Jednak sama powłoka zapełniona charakteryzuje się dużą trwałością. Powłoki te są analogiczne do powłok elektronowych. Model zakłada, że nukleony poruszają się w jądrze prawie niezależnie, a oddziaływanie nukleonu z pozostałymi nukleonami można zastąpić oddziaływaniem tego nukleonu ze średnim polem działającym na niego (chodzi tu o pole wzajemnych oddziaływań silnych). W modelu należy określić rozkład pola w jądrze, tak by poziomy wzbudzeń jądra odpowiadały danym doświadczalnym. Model ten, bardziej niż model kroplowy, wpłynął na rozwój fizyki jądrowej. Pomógł on także w opracowaniu teorii pochodzenia pierwiastków

 Model wyjaśnia odstępstwa energii wiązania jąder od energii określonej w modelu kroplowym(model jądra atomowego zaproponowany przez G. Gamowa i opracowany przez N. Bohra i J.A. Wheelera. Jest to opis jądra atomowego wychodzący z punktu widzenia fizyki klasyczneji operujący analogią jądra atomowego zbudowanego z nukleonówdo kropli nieściśliwej cieczy zbudowanej z cząsteczek.) Wyjaśnia też istnienie ”liczb magicznych”, dla których jądra atomowe są najstabilniejsze. Jeżeli jądro ma jeden nukleon mniej lub więcej, to energia wiązań jest w nim wyraźnie mniejsza. Oznacza to, ze znacznie łatwiej doprowadzić w nim do reakcji rozpadu.

 Jednym z postulatów wynikających z powłokowego modelu jądra atomowego jest istnienie wyspy stabilności. Fizycy jądrowi wysunęli hipotezę, iż jądra o liczbach atomowych powyżej 184 mogą mieć znacznie większe okresy półrozpadu od większość transuranowców. Najnowsze badania nad syntezą jąder o liczbie atomowej 116 i więcej wskazują na zwiększającą się trwałość wraz ze wzrostem tejże liczby.  Model powłokowy odnosi się również do zjawiska magnetycznego rezonansu jądrowego. Zauważono zależność poziomów energetycznych jąder o spinie połówkowym od natężenia zewnętrznego pola magnetycznego.