Was war über die Eigenschaften des Kerns bekannt, bevor das Flüssigkeitstropfenmodell vorgeschlagen wurde?

Größen und Massen waren seit Rutherfords Experimenten von 1911 ungefähr bekannt. Gamow verweist auf einige genauere Messungen aus den 1920er Jahren in Mass Defect Curve and Nuclear Constitution . Zum Beispiel Größenmessungen von Bieler von 1924 und Hardmeier von 1927 für leichte Elemente und von Houtermans mit Atkinson und mit ihm von 1928-9 für schwere Elemente. Die Daten zu Massendefekten stammen aus Astons Bakerian Lecture on Mass-Spectrograph von 1927 , die in den Proceedings of Royal Society veröffentlicht wurde und die seit 1921 gesammelten Daten zusammenfasst.

Gamow beschreibt auch das Zusammenspiel von Anziehungs- und Abstoßungskräften, von denen bekannt ist, dass sie dazwischen existieren$\alpha$-Teilchen im Kern als Motiv für seine Analogie zur Oberflächenspannung. Sein Ziel war es, die experimentelle Massendefektkurve theoretisch zu reproduzieren, aber die Motivation kam von einer theoretischen Analogie:

„ In der vorliegenden Arbeit werde ich versuchen, das Problem näher zu behandeln, indem ich die experimentellen Tatsachen bezüglich der Kernenergie vom theoretischen Standpunkt aus analysiere$\alpha$-nur Teilchen... Die moderne Quantentheorie der Wechselwirkung zwischen zwei komplexen Teilchen gibt einen ziemlich komplizierten Ausdruck für die gegenseitige potentielle Energie. Wir haben hier zwei Arten von Kräften, die symmetrischen/antisymmetrischen Lösungen der Wellengleichung entsprechen. Beide Lösungen zeigen eine starke Abstoßung bei den Abständen im Vergleich zur Teilchengröße. Bei größeren Entfernungen ergibt die symmetrische Lösung eine mit der Entfernung exponentiell abnehmende Anziehung, die antisymmetrische eine Abstoßung des gleichen Typs ...

Indem wir das Verhalten einer Ansammlung von Teilchen untersuchen, die sich gegenseitig anziehen, wobei die Kräfte mit der Entfernung sehr schnell abnehmen (wir vernachlässigen zunächst die Coulomb-Kräfte, die bei Kernabständen vergleichsweise klein sind), können wir die wohlbekannten Ideen einführen, die in der Theorie von verwendet werden Kapillarität ".

Was war über die Eigenschaften des Kerns (seine Form, seine Dichte usw.) und die Kernkräfte bekannt, bevor das Flüssigkeitstropfenmodell vorgeschlagen wurde?

1897 entdeckte Thomson das negativ geladene Elektron. Dies löste eine Revolution im Denken über die Struktur des Atoms aus, die bis dahin kaum theoretisiert worden war. Thomsons Entdeckung legte nahe, dass das neutrale Atom ein positiv geladenes Element enthalten muss. 1903 schlug Thomson sein Plum-Pudding-Modell vor – dass das Atom eine Kugel mit gleichförmiger positiver Elektrifizierung ist, durch die Elektronen wie Pflaumen in einem Pudding gestreut werden, was den Namen begründet.

Im folgenden Jahr wies der japanische Physiker Hantaro Nagaoka dieses Modell mit dem Argument zurück, dass geladene Elemente undurchdringlich sein müssten. Stattdessen schlug er ein Planetenmodell vor, in dem ein positiv geladenes Zentrum von einer Anzahl rotierender Elektronen umgeben ist, in der Art von Saturn und seinen Ringen – was zu seinem Namen führte – das Saturn-Modell. Sein Modell machte zwei Vorhersagen:

• ein sehr massives Atomzentrum (in Analogie zu einem sehr massiven Planeten)

• Elektronen, die um den Kern kreisen, gebunden durch elektrostatische Kräfte (in Analogie zu den Ringen, die um den Saturn kreisen, gebunden durch Gravitationskräfte).

Beide Vorhersagen wurden erfolgreich von Ernest Rutherford in seinen Experimenten von 1911 bestätigt, der das Modell von Nagaoka in seiner Arbeit aus diesem Jahr erwähnt – wo das Modell eines Atomkerns erwähnt wird.