Soliter

Ada 2 teori pemodelan besar yang bisa menjelaskan fenomena-fenomena dalam inti, yakni model kulit inti (nuclear shell model) dan model tetes air (liquid drop). Penggunaannya tergantung objek pengamatan apa yang ingin diketahui.

Sebagaimana yang telah diketahui, dalam beberapa hal model kulit inti adalah analog seperti model kulit elektron.

Pada model kulit elektron (dalam hal ini diterangkan oleh Neils Bohr) Elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar. keadaan pada kulit yang pertama disebut keadaan ground state, yang energi kulitnya sebesar -13,6 eV. Nilai -13,6 tersebut sebenarnya tidaklah mutlak, elektron bisa memiliki energi berapa saja, tetapi probabilitas terbesar adalah sebesar -13,6 eV sehingga kita analogikan itu adalah nilai yang hampir 100 % ditempati oleh elektron.

Tanda negatif pada nilai energi kulit sebesar -13,6 eV menunjukkan ’hutang’ elektron sehingga dia bisa lepas dari inti yang mengikatnya sehingga bisa terionisasi sempurna. Untuk kulit yang lebih tinggi, energi yang dibutuhkan untuk ionisasi semakin kecil, menurut pembagian nilai -13,6 eV per kuadrat tingkat kulit.

Ada pertanyaan menarik mengenai nilai energi elektron per kulit. Bisakah elektron memiliki energi leboh besar dari -13,6 eV diantara kulit pertama (ground state) dengan kulit yang kedua? Jawabnya bisa saja, tetapi kemungkinannya terlalu kecil, yakni 0,000001 % atau secara statistik bisa dikatakan mustahil.

Bilangan kuantum dibagi dalam beberapa tingkatan. Di atas telah disebutkan bilangan kuantum n yang merupakan bilangan kuantum utama dan menyatakan harga energi ekspektasi yang dimiliki oleh elektron. Bilangan kuantum yang selanjutnya adalah bilangan kuantum orbital yang menyatakan harga ekspektasi dari momentum sudut elektron, disimbolkan dengan l. Terakhir adalah bilangan kuantum spin yang disimbolkan dengan s, berguna untuk membedakan elektron berdasarkan spinnya yang terbagi dua: spin up dan spin down

Secara umum, model kulit inti bisa dipahami dengan terlebih dahulu memahami model kulit atom. Jika dalam model kulit atom kita mengenal adanya gaya sentral yang dari adanya inti, maka dalam inti kita juga harus mengasumsikan terlebih dahulu adanya inti lain (inti di dalam inti) sehingga model kulit bisa berlaku.

Dalam model kulit inti potensial nuklir adalah simetri bola. Bilangan kuantumnya terdiri dari 4 jenis, n sebagai bilangan kuantum utama, l bilangan kuantum momentum orbital, s bilangan kuantum spin, ketiganya telah kita kenal dalam model kulit atom di atas. Dalam model kulit inti ada satu tambahan bilangan kuantum, yakni  j, yang merupakan bilangan kuantum total. Sebagai catatan, jika n di model kulit atom ground state -nya adalah n=1, maka untuk model kulit inti, n=0

Kita coba mengambil contoh proton yang berada dalam inti. Diasumsikan dia berada pada kulit energi n tertentu. Proton tersebut berputar seperti lingkaran sehingga kita bisa mendapatkan nilai momentum orbital l yang arahnya tegak lurus sumbu putaran. Pada kenyataannya, proton yang berputar melingkar tersebut juga berputar dengan pusat sumbu di salah satu sudut putaran lingkarannya, sehingga kita bisa katakan bentuknya seperti kerucut. Konsekuensinya jika kita menggunakan 3 sumbu x, y, dan z; maka dalam hal ini yang bisa kita hitung hanyalah l pada sumbu z.

Bilangan kuantum spin s akan searah dengan vektor l. Dari bilangan kuantum spin, kita bisa mengenal adanya fermion yang memiliki s bilangan pecahan yang bisa diterangkan dalam statistik Fermi – Dirac, dan boson yang memiliki s bilangan bulat yang diterangkan oleh statistik Bose – Einstein.

Dari l dan s kita bisa mendapatkan vektor momentum sudut total j yang merupakan jumlah dari vektor keduanya. Penjumlahan ini disebut kopling LS. Adalagi kopling JJ, yang merupakan penjumlahan vektor j pada satu nukleon dengan vektor j pada nukleon yang lain.