Model petala

Dalam fizik nuklear, model petala nuklear merupakan model bagi nukleus atom yang menggunakan prinsip Pauli untuk menerangkan struktur nukleus dalam bentuk aras tenaga. Model ini dibangunkan dalam tahun 1949 mengikut hasil kerja bebas oleh beberapa ahli fizik, antaranya Eugene Paul Wigner, Maria Goeppert-Mayer dan J. Hans D. Jensen, yang berkongsi Anugerah Nobel pada 1963 bagi sumbangan mereka.

Model petala merupakan sedikit analogi kepada model petala atom yang menerangkan susunan elektron dalam atom, dan petala yang terisi menentukan kestabilannya. Apabila kita menambah nukleon (proton atau neutron) ke dalam nukleus, terdapat takat tertentu apabila tenaga ikatan bagi nukleon seterusnya kurang dengan agak ketara berbanding yang sebelumnya. Pemerhatian ini, yang terdapatnya bilangan ajaib bagi nukleon: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 adalah terikat dengan kuat berbanding nombor seterusnya yang lebih tinggi, merupakan asal-usul model petala.

Perhatikan bahawa petala itu wujud bagi setiap proton dan neutron, maka, apabila kita berkata tentang "nukleus ajaib" iaitu satu jenis nukleon berada dalam bilangan ajaib, dan "nukleus ajaib berganda", apabila kedua-duanya adalah ajaib. Bergantung kepada jenis pengisian petala, bilangan ajaib yang lebih tinggi adalah 126 dan, 184 bagi neutron tetapi hanya 114 bagi proton. Ini bersesuaian dengan pencarian yang dinamakan pulau kestabilan. Malah, terdapat juga penemuan bagi bilangan separa ajaib, terutamanya Z=40.

Untuk mendapatkan bilangan ini, model petala nukleus bermula dari keupayaan purata dengan bentuk antara perigi segi empat sama dan pengayun harmoni. Untuk keupayaan ini, sebutan petala spin yang relatif ditambah. Walaupun begitu, jumlah usikan tidak berkaitan dengan eksperimen, dan gandingan petala spin empirikal, dinamakan Sebutan Nilsson, harus ditambah dengan sekurang-kurangnya dua atau tiga nilai yang berbeza dengan pemalar gandingan, bergantung kepada nukleus yang dikaji.

Tidak kurang juga, bilangan ajaib bagi nukleon, begitu juga dengan ciri lain, boleh didapati dengan menganggarkan model dengan penghayun harmoni tiga matra bersama tindak balas spin-petala. Keupayaan yang lebih nyata tetapi rumit dikenali sebagai keupayaan Woods Saxon.