Die semi-empirische Massenformel ist ein phänomenologisches Modell, das nukleare Bindungsenergien mit hoher Genauigkeit beschreibt. Wir haben verschiedene Realisierungen und Anwendungen dieses Modells auf Basis von 3D-Druck und Computergrafik entwickelt. Ein zentraler neuer Beitrag ist nicht nur eine Visualisierung der Energielandschaft, die die semi-empirische Massenformel liefert, sondern auch ein Vergleich mit tatsächlichen experimentellen Daten. Unsere Visualisierung der Differenzenergielandschaft weist Grenzen des phänomenologischen Modells auf und zeigt gleichzeitig die besondere Bedeutung der sogenannten magischen Zahlen, die viel später als das Tropfenmodell innerhalb des anspruchsvolleren Schalenmodells eingeführt wurden. Es bietet sich somit gute Gelegenheit, die Grenzen von Modellen im Allgemeinen im Kontext des Physikunterrichts zu diskutieren.
Im englischen the open access Artikel Hein Miriam, Pusch Alexander, Heusler Stefan. (2022). Modeling in nuclear physics: a visual approach to the limitations of the semi-empirical mass formula. European Journal of Physics, 43(3), 1-8. doi: 10.1088/1361-6404/ac4d7c. beschreiben wir die theoretischen Hintergründe und diskutieren das Modell
Die 3D druckbaren Modelle der Bindungsenergien (grün) und Modelle der Differenz der Bindungsenergien pro Nukleon zwischen der semi-empirischen Masseformel (SEMF) und den experimentellen Daten (andere Farben als grün), bei denen magische Linien und doppelte magische Zahlen beobachtet werden können, können hier heruntergeladen werden: betheweizsaecker
