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<title>Tröpfchenmodell</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Tröpfchenmodell</span></h1>
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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Das <b>Tröpfchenmodell</b> (engl.: liquid drop model, LDM<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>) beschreibt auf halb-empirische, <a href="Mikroskopisch_und_makroskopisch" title="Mikroskopisch und makroskopisch">makroskopische</a> Art einen <a href="Atomkern" title="Atomkern">Atomkern</a> wie einen Flüssigkeitstropfen. Die Grundidee entwickelte <a href="George_Gamow" title="George Gamow">George Gamow</a>.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> 1935 stellte <a href="Carl_Friedrich_von_Weizs%C3%A4cker" title="Carl Friedrich von Weizsäcker">Carl Friedrich von Weizsäcker</a> seine darauf beruhende <a href="Bethe-Weizs%C3%A4cker-Formel" title="Bethe-Weizsäcker-Formel">Bethe-Weizsäcker-Massenformel</a> (1936 vorgestellt und weiterentwickelt von <a href="Hans_Bethe" title="Hans Bethe">Hans Bethe</a><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>) für Atomkerne vor, die mit den beobachteten Massen gut übereinstimmt.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> 1936 entwickelte <a href="Niels_Bohr" title="Niels Bohr">Niels Bohr</a> das Tröpfchenmodell weiter (<a href="Compoundkern" title="Compoundkern">Compoundkernreaktion</a> als möglicher Mechanismus von <a href="Kernreaktion" title="Kernreaktion">Kernreaktionen</a>).<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> <a href="Lise_Meitner" title="Lise Meitner">Lise Meitner</a> und <a href="Otto_Frisch" title="Otto Frisch">Otto Frisch</a> nutzten das Tröpfchenmodell 1939 zur ersten Erklärung der <a href="Kernspaltung" title="Kernspaltung">Kernspaltung</a> und der dabei frei werdenden <a href="Kernenergie" title="Kernenergie">Kernenergie</a>.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Wichtige theoretische Ergebnisse erzielte die Arbeit von Niels Bohr und <a href="John_Archibald_Wheeler" title="John Archibald Wheeler">John Archibald Wheeler</a>.<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Ebenfalls lieferte <a href="Enrico_Fermi" title="Enrico Fermi">Enrico Fermi</a> weitere Beiträge.<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Das Tröpfchenmodell beschreibt in guter Übereinstimmung mit den gemessenen Werten die <b><a href="Bindungsenergie#Kernphysik" title="Bindungsenergie">Bindungsenergien</a></b> der Kerne. Die Grundannahme dabei ist, dass es zwischen den Bestandteilen eines Kerns (<a href="Nukleon" title="Nukleon">Nukleonen</a>, also <a href="Proton" title="Proton">Protonen</a> und <a href="Neutron" title="Neutron">Neutronen</a>) eine starke anziehende <a href="Starke_Wechselwirkung" title="Starke Wechselwirkung">Kernkraft</a> gibt, die aber eine so kurze Reichweite hat, dass sie nur zwischen jeweils direkt benachbarten Nukleonen wirkt. Daraus ergibt sich, dass die <a href="Massendichte" class="mw-redirect" title="Massendichte">Massendichte</a> in allen Atomkernen weitgehend gleich ist, man kann sie also wie eine <a href="Inkompressibilit%C3%A4t" title="Inkompressibilität">inkompressible</a> Flüssigkeit betrachten, nur dass die Dichte der Kerne 10<sup>14</sup> mal so groß ist wie die von Wasser. Die kurze Reichweite der Kernkraft führt auch dazu, dass Nukleonen an der Kernoberfläche schwächer gebunden sind als im Kerninnern. Dies führt zu einer <a href="Oberfl%C3%A4chenspannung" title="Oberflächenspannung">Oberflächenspannung</a>. Diese beiden Aspekte der Kernmaterie (Inkompressibilität und Oberflächenspannung) bedingen die Ähnlichkeit mit einem Flüssigkeitstropfen.
</p><p>Die gegenseitige elektrische Abstoßung der Protonen, die <a href="Coulombkraft" class="mw-redirect" title="Coulombkraft">Coulombkraft</a>, ist selbst zwischen benachbarten Protonen schwächer als die anziehende Kernkraft, hat aber eine lange Reichweite und erfasst daher von einem Proton aus alle anderen Protonen eines Kerns. Daher sind große Kerne umso weniger stabil, je mehr Protonen sie enthalten. So sind Kerne, die mehr als 82 Protonen enthalten, instabil, also <a href="Radioaktivit%C3%A4t" title="Radioaktivität">radioaktiv</a>. Da aufgrund der genauen Gegebenheiten auch Kerne mit 43 und 61 Protonen instabil sind, existieren genau 80 verschiedene stabile <a href="Chemisches_Element" title="Chemisches Element">chemische Elemente</a>. Weitere 13 radioaktive Elemente kommen wegen ihrer langen <a href="Halbwertzeit" class="mw-redirect" title="Halbwertzeit">Halbwertzeit</a> auf der Erde natürlich vor, wobei die maximale Protonenzahl 94 ist.
</p><p>Das Modell berücksichtigt nicht die <a href="Schalenmodell_(Kernphysik)" title="Schalenmodell (Kernphysik)">Schalenstruktur</a> des Atomkerns und zeigt Schwächen bei den <a href="Magische_Zahl_(Physik)" title="Magische Zahl (Physik)">magischen Zahlen</a>.<sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Als eine Weiterentwicklung des klassischen Modells ist z. B. das <i>Finite-range-droplet-model</i> (FRDM) zu erwähnen.<sup id="cite_ref-10" class="reference"><a href="#cite_note-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Das Tröpfchenmodell gibt auch Anlass zur mathematischen Forschung.<sup id="cite_ref-12" class="reference"><a href="#cite_note-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>
<div class="sieheauch" role="navigation" style="font-style:italic;"><span class="sieheauch-text">Siehe auch</span>: <a href="Kernphysik" title="Kernphysik">Kernphysik</a> und <a href="Kernspaltung" title="Kernspaltung">Kernspaltung</a></div>
<ul><li>G. Gamow, C. L. Critchfield: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Theory of Atomic Nucleus and Nuclear Energy-Sources</cite> (= <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">The International Series of Monographs on Physics</cite>). Oxford University Press ; Clarendon Press, 1949 (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://archive.org/details/theoryofatomicnu0000gamo">archive.org</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Tr%C3%B6pfchenmodell&rft.au=G.+Gamow%2C+C.+L.+Critchfield&rft.btitle=Theory+of+Atomic+Nucleus+and+Nuclear+Energy-Sources&rft.date=1949&rft.genre=book&rft.pub=Oxford+University+Press%E2%80%AF%3B+Clarendon+Press&rft.series=The+International+Series+of+Monographs+on+Physics" style="display:none"> </span></li>
<li>C. F. von Weizsäcker: <cite style="font-style:italic">Die Atomkerne</cite> (= <cite style="font-style:italic">Physik und Chemie und ihre Anwendungen in Einzeldarstellungen</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>2</span>). Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig 1937.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Tr%C3%B6pfchenmodell&rft.au=C.+F.+von+Weizs%C3%A4cker&rft.btitle=Die+Atomkerne&rft.date=1937&rft.genre=book&rft.place=Leipzig&rft.pub=Akademische+Verlagsgesellschaft&rft.series=Physik+und+Chemie+und+ihre+Anwendungen+in+Einzeldarstellungen" style="display:none"> </span></li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>
<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/kernmodelle/grundwissen/troepfchenmodell-des-atomkerns">„Kernmodelle / Tröpfchenmodell“</a> (<a href="LEIFIphysik" title="LEIFIphysik">LEIFIphysik</a>)</li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<ol class="references">
<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">P. Möller, A.J. Sierk: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">80 Years of the liquid drop—50 years of the macroscopic–microscopic model</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">International Journal of Mass Spectrometry</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>349-350</span>, September 2013, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>19–25</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/j.ijms.2013.04.008">10.1016/j.ijms.2013.04.008</a></span> (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1387380613001346">elsevier.com</a> [abgerufen am 27. März 2024]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Tr%C3%B6pfchenmodell&rft.atitle=80+Years+of+the+liquid+drop%E2%80%9450+years+of+the+macroscopic-microscopic+model&rft.au=P.+M%C3%B6ller%2C+A.J.+Sierk&rft.btitle=International+Journal+of+Mass+Spectrometry&rft.date=2013-09&rft.doi=10.1016%2Fj.ijms.2013.04.008&rft.genre=book&rft.pages=19-25&rft.volume=349-350" style="display:none"> </span></span>
</li>
<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">G. Gamow: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Mass defect curve and nuclear constitution</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>126</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>803</span>, 3. März 1930, <a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220950-1207%22&key=cql">0950-1207</a></span>, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>632–644</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1098/rspa.1930.0032">10.1098/rspa.1930.0032</a></span> (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.1930.0032">royalsocietypublishing.org</a> [abgerufen am 21. März 2023]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Tr%C3%B6pfchenmodell&rft.atitle=Mass+defect+curve+and+nuclear+constitution&rft.au=G.+Gamow&rft.date=1930-03-03&rft.doi=10.1098%2Frspa.1930.0032&rft.genre=journal&rft.issn=0950-1207&rft.issue=803&rft.jtitle=Proceedings+of+the+Royal+Society+of+London.+Series+A%2C+Containing+Papers+of+a+Mathematical+and+Physical+Character&rft.pages=632-644&rft.volume=126" style="display:none"> </span></span>
</li>
<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">H. A. Bethe, R. F. Bacher: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Nuclear Physics A. Stationary States of Nuclei</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Reviews of Modern Physics</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>8</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>2</span>, 1. April 1936, <a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220034-6861%22&key=cql">0034-6861</a></span>, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>82–229</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1103/RevModPhys.8.82">10.1103/RevModPhys.8.82</a></span> (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://link.aps.org/doi/10.1103/RevModPhys.8.82">aps.org</a> [abgerufen am 30. März 2023]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Tr%C3%B6pfchenmodell&rft.atitle=Nuclear+Physics+A.+Stationary+States+of+Nuclei&rft.au=H.+A.+Bethe%2C+R.+F.+Bacher&rft.date=1936-04-01&rft.doi=10.1103%2FRevModPhys.8.82&rft.genre=journal&rft.issn=0034-6861&rft.issue=2&rft.jtitle=Reviews+of+Modern+Physics&rft.pages=82-229&rft.volume=8" style="display:none"> </span></span>
</li>
<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">C. F. v. Weizsäcker: <cite style="font-style:italic">Zur Theorie der Kernmassen</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Zeitschrift für Physik</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>96</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>7</span>, 1. Juli 1935, <a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220044-3328%22&key=cql">0044-3328</a></span>, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>431–458</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1007/BF01337700">10.1007/BF01337700</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Tr%C3%B6pfchenmodell&rft.atitle=Zur+Theorie+der+Kernmassen&rft.au=C.+F.+v.+Weizs%C3%A4cker&rft.date=1935-07-01&rft.doi=10.1007%2FBF01337700&rft.genre=journal&rft.issn=0044-3328&rft.issue=7&rft.jtitle=Zeitschrift+f%C3%BCr+Physik&rft.pages=431-458&rft.volume=96" style="display:none"> </span></span>
</li>
<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text">Niels Bohr: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Nuclear Physics (1929–1952)</cite>. In: <a href="Rudolf_Peierls" title="Rudolf Peierls">Rudolf Peierls</a>, Erik Rüdinger (Hrsg.): <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Niels Bohr Collected Works</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>9</span>. North-Holland Publishing Company (<a href="Elsevier" title="Elsevier">Elsevier</a>), Amsterdam 1986, ISBN 0-7204-1800-3 (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.sciencedirect.com/bookseries/niels-bohr-collected-works/vol/9/suppl/C">sciencedirect.com</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Tr%C3%B6pfchenmodell&rft.atitle=Nuclear+Physics+%281929-1952%29&rft.au=Niels+Bohr&rft.btitle=Niels+Bohr+Collected+Works&rft.date=1986&rft.genre=book&rft.isbn=0720418003&rft.place=Amsterdam&rft.pub=North-Holland+Publishing+Company+%28Elsevier%29&rft.volume=9" style="display:none"> </span></span>
</li>
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</li>
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