Алфа частица - Ядро на хелиев атом, съдържащо два протона и два неутрона. Това е изключително стабилно ядро и то се излъчва като едно цяло от много от по-тежките елементи в процес, който е познат като алфа-разпад. Алфа частиците са познати преди да се разбере, че те се състоят от протони и неутрони. Също така, те са двойно йонизирани хелиеви атоми, т.е. хелиеви атоми, при които са премахнати и двата електрона.

Анти-материя - материя, изградена изцяло от анти-частици.

Анти-частица - вид суб-атомна частица, която е като огледално отражение на оригиналната частица, при което много от нейните ключови свойства са точно обратни на оригинала. Например, анти-протона има същата маса като протона, но е зареден отрицателно. Когато се срещнат частица и нейната анти-частица те анихилират, при което цялата им маса се отделя под формата на енергия. Аналогично от достатъчно количество чиста енергия биха могли да се родят двойка частица и анти-частица. Анти-електронът е познат с името позитрон, има положителен заряд в същото количество, колкото и в отрицателно заредения електрон.

Атомна единица маса а.е.м.(amu) - конвенционална единица за измерване на масата на ядрата. Равнява се на една дванадесета от масата на неутрален въглероден атом на изотопа ¹²C. Масата на ядрото в amu е приблизително равна на масовото число на ядрото.

Атомен номер - бележи се със символа Z, и отговаря на броя на протоните в ядрото. Също така той дава и броя на електроните в неутралния атом, тъй като броят на електроните трябва да балансира броя на протоните в ядрото, за да се запази атомът неутрален.

Бариони - адрони, които се сътоят от три кварка. Найл-леките бариони са протоните и неутроните. По-тежките бариони, като делта частиците, са нестабилни. Барионите и мезоните (които се сътоят от кварк и анти-кварк) създават двата типа адрони.

Бета разпад - процесът, управляван от слабото взаимодействие, при който протоните и неутроните могат да се превърнат един в друг. Когато неутронът претърпи бета-разпад се отделят електрон и анти-неутрино. Свободният неутрон може да претърпи бета разпад, защото неговата маса е по-голяма от сумата на масите на протона и електрона. Протонът може да претърпи бета-разпад само в рамките на ядрото при наличие на излишна енергия и да се превърне в неутрон, като при това се раждат позитрон и неутрино. Този процес настъпва при ядра, които са богати на протони.

Бета лъчи - старо наименование на електроните или позитроните, които се излъчват от ядрата в следствие на процеса на бета-разпад.

Борромеево ядро - определен вид нестабилно ядро, което се държи като съставено от три отделни части: по-голямата част от ядрото образува сърцевината, докато два нуклона (обикновено неутрони) „плуват" около нея. Тези три съставки (сърцевина плюс два нуклона) се държат заедно много слабо от силното ядрено взаимодействие по такъв начин, че ако някоя от тях бъде отстранена, силата между останалите две е твърде слаба, за да ги удържи заедно. Това поведение е уникално в природата. Терминът „борромеево" идва от математическата теория на възлите, в която борромеевите пръстени са наредени така, че всеки от тях удържа другите два заедно. Примери за борромееви ядра са ⁶He, ¹¹Li и ¹⁴Be, всички от които са и хало ядра.

Балонна камера - устройство за визуализиране на пътищата на заредени (силно йонизиращи) частици при преминаването им през „свръхнаситена" течност. Понякога дадена течност, например течен водород, може да бъде загрята над точката си на кипене, ако е много чиста. Заредена частица, преминаваща през такава „свръхнаситена" течност, оставя следа от мехурчета на местата, където е йонизирала течността.

Верижна реакция - когато ураново ядро е предизвикано да претърпи делене чрез поглъщане на неутрон, то само отделя няколко неутрона. Тези неутрони на свой ред могат да предизвикат делене на други ядра, и така нататък в значителен обем уран. Това е неутронна верижна реакция.

Мъглена камера - устройство за визуализиране на пътищата на заредени (силно йонизиращи) частици при преминаването им през „наситена" водна пара. Въздухът може да задържа определено количество водна пара, но тази граница понякога може да бъде надхвърлена. Заредена частица, преминаваща през такава „наситена" пара, оставя следа от капчици на местата, където е йонизирала парата.

Циклотрон - ускорител на заредени частици, при който частиците се задържат в спирална орбита във вакуумна камера от магнитно поле и получават поредица от тласъци от електрично поле.

Делта частица - сродна на нуклона частица; може да се разглежда като възбудено състояние на нуклона с малко по-голяма маса.

Дифракция - свойство на всички вълни, при което те се разпространяват, когато срещнат препятствие. Степента на разпространение зависи от честотата на вълната и размера на обекта.

Линии на изтичане (дриплайни) - това са границите на диаграмата на Сегре, отвъд които ядрата не съществуват. Наречени са така, защото е все едно нуклоните, вмъкнати в такова ядро, веднага „изтичат" навън.

Електромагнитно лъчение - всяко лъчение, съставено от самоподдържащи се електрични и магнитни полета. Цялото електромагнитно лъчение се разпространява във вакуум с еднаква скорост — скоростта на светлината. Светлината, радиовълните, ултравиолетовото, гама- и инфрачервеното лъчение са принципно еднакви и се различават само по честота и дължина на вълната. Всички различни ефекти върху материята произтичат от разликата в честотата и съответно от разликата в енергията на фотоните.

Електрон - Първата открита елементарна частица. Принадлежи към класа частици, известни като лептони. Електроните са много леки, отрицателно заредени частици и са съставките на атомите извън ядрото. Масата на електрона е 9×10^-31 kg, около две хиляди пъти по-малка от масата на най-лекия атом — водорода. Те нямат размер и се смятат за „точкови частици". Те са носители на електричеството в металите.

Електронен захват - процесът, при който електрон се поглъща от ядрото, където се обединява с протон, за да образува неутрон и неутрино.

Енергийни нива - допустимите дискретни (квантувани) стойности на енергията, които едно ядро може да има. Всеки вид ядро има уникален набор от енергийни нива. Атомите и молекулите също имат уникални набори от енергийни нива.

Енергийна долина (ядрена) - не всички ядра имат еднакво количество енергия на нуклон. Ако всички ядра се наредят по N и Z, като в диаграмата на Сегре, и от позицията на всяко ядро се издигне линия, пропорционална на енергията на нуклон, върховете на тези линии ще образуват повърхност с вид на долина. Стабилните ядра ще бъдат тези близо до дъното на долината. Ядрата по-нагоре в долината ще претърпяват радиоактивни превръщания, губейки енергия и плъзгайки се по склоновете.

Възбудено състояние - всяко енергийно ниво на ядрото над основното му състояние.

Делене (фисия) - процесът, при който тежко ядро се разцепва на две приблизително равни по-малки ядра, освобождавайки заключената в него енергия. Обикновено деленето настъпва след като ядрото е стимулирано от поглъщане на неутрон, но съществува и спонтанно делене. Деленето е процесът, който произвежда ядрена енергия чрез контролирани верижни реакции.

Честота - броят на трептенията на трептяща система за една секунда. За вълни — броят на вълновите гребени, преминаващи покрай фиксирана точка за една секунда. Измерва се в херц (= цикли в секунда).

Синтез (фузия) - ядреният процес, при който две леки ядра могат да преодолеят взаимното електрично (кулоново) отблъскване и да се слеят. Това е придружено от отделяне на голямо количество енергия и е източникът на енергия в Слънцето и другите звезди. Надява се, че един ден синтезът ще бъде използван като енергиен източник на Земята за човечеството.

Гама лъч - високоенергиен фотон (частица светлина), отделен от атомните ядра, когато те се намират в нестабилно възбудено състояние. Гама лъчите могат също да бъдат поглъщани от ядра, които след това се възбуждат.

Глуон - безмасова частица, никога не наблюдавана изолирано извън адроните, която генерира привличането между кварките в рамките на адроните, удържайки ги заедно.

Основно състояние - най-ниското енергийно ниво на ядро (или атом).

Адрони - всички частици, взаимодействащи чрез силното ядрено взаимодействие. Адроните са съставени от кварки; протоните и неутроните са адрони, както и мезоните.

Период на полуразпад - времето, след което половината от голям брой еднакви радиоактивни ядра ще са се разпаднали.

Хало ядро - определен вид екзотично ядро, открито в средата на 80-те години на XX в., което има много повече неутрони от стабилния изотоп на съответния елемент. Понякога това води до това, че един или два от крайните неутрони са много слабо свързани с останалите нуклони и прекарват голяма част от времето си далеч извън обхвата на силното ядрено взаимодействие. Такива ядра са силно нестабилни и съществуват само поради странните правила на квантовата механика. Примери за еднонеутронни хало ядра са ¹¹Be и ¹⁹C, докато двунеутронните хало ядра са склонни да бъдат борромееви. Съществуват и ядра с протонни хала (като ⁸B), но в този случай отблъскването между положителния заряд на протона и останалата част на ядрото означава, че той не може да се отдалечи много. Затова протонните хала са обикновено по-малки от неутронните.

Интерференция - свойство на вълните, при което две вълни се застъпват, за да образуват картина от максимуми (когато два вълнови гребена се срещнат и съберат) и минимуми (когато гребен срещне вдлъбнатина и се потиснат). Получената картина от тъмни и светли ивици позволява да научим нещо за вълните и за системата, в която протича интерференцията.

Йон - атом или молекула, която вече не е електрически неутрална, обикновено защото един или повече електрони са изтласкани, но терминът може да се отнася и за атом с допълнителен електрон (отрицателен йон).

Йонизация - процесът на отстраняване на електрони от атоми или молекули, така че те вече не са електрически неутрални. Алфа, бета и гама лъчите йонизират атомите на материята, с която взаимодействат.

Изобар - нуклиди с различен брой протони и неутрони, но еднакъв общ брой протони плюс неутрони, т.е. еднакво масово число.

Изомер - ядро в дълготрайно възбудено състояние (наречено изомерно или метастабилно). Определени ядра могат да остават в такива възбудени състояния поради квантови свойства, забраняващи им да преминат към по-ниско енергийно ниво чрез излъчване на гама лъчи.

Изотон - ядра, които имат еднакъв брой неутрони, но различен брой протони.

Изотоп - всички нуклиди на даден елемент (с еднакъв брой протони), но с различен брой неутрони, са известни като изотопи на този елемент. Така ¹²C и ¹⁴C са различни изотопи на въглерода.

Изотопно отместване - оптичният спектър на атом зависи почти изцяло от електроните извън ядрото, но размерът на ядрото има малък, но измерим ефект. Това означава, че внимателните измервания на оптичните спектри на атомите позволяват да измерим размера на ядрото. Това е много полезно за ядра, живеещи твърде кратко, за да се правят измервания чрез разсейване на електрони.

Лептони - един от двата класа елементарни частици в природата. Включват електрона, мюона и тау частицата, заедно с техните съответни неутрина.

Линеен ускорител - ускорител на заредени частици, при който частиците получават поредица от тласъци по дълга права вакуумна тръба от осцилиращи електрични полета.

Магично число - определени числа на протони или неутрони водят до ядра с повишена стабилност в сравнение със съседните ядра. За неутроните тези числа са 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126. За протоните са същите, с изключение на това, че ядро с 126 протона не е известно.

Дефект на масата - разликата между масата на ядрото и сумата от масите на всички негови нуклони, когато нуклоните не са свързани. Имайте предвид, че общата маса на покой на продуктите на разпада е по-малка от масата на покой на разпадащото се ядро; това понякога се нарича намаляване на масата.

Масово число - символ A, общият брой протони и неутрони в ядрото. A=N+Z, където N е броят на неутроните и Z е броят на протоните.

Мезон - субатомна частица, която може да се разглежда като преносител на силното ядрено взаимодействие между нуклоните в ядрата. Съществуват различни видове мезони и те могат да бъдат неутрални, положително или отрицателно заредени. Известно е, че мезоните, подобно на нуклоните, са съставени от кварки. Но за разлика от нуклоните, изградени от три кварка, мезоните съдържат кварк и анти-кварк.

Неутрино - много лека частица, излъчвана при бета разпад. Името му означава „малкото неутрално" и до неотдавна се смяташе, че няма маса (като фотона). Известно е, че съществуват три вида неутрина заедно с техните анти-частици, но именно най-лекото от тях се излъчва от ядрата.

Неутрон - другата съставна частица на ядрата, заедно с протоните; има маса малко по-голяма от протона, но е електрически неутрален. Неутроните не могат да оцелеят дълго извън ядрото и претърпяват бета разпад, т.е. се превръщат в протони и анти-неутрина, след около десет минути.

Неутронна звезда - компактният труп, останал след смъртта на гигантска звезда в супернова експлозия. Има приблизително същата плътност като ядрото. Много експерименти са насочени към разбиране на свойствата на ядрената материя при високо налягане, за да можем да разберем неутронните звезди.

Ядрена материя - в широк смисъл, „материята" на ядрата. Именно защото ядрената материя е несвиваема, плътността на протоните и неутроните в центъра на ядрата е приблизително еднаква за всички ядра, освен за най-леките. По същата причина неутронните звезди имат приблизително същата плътност, каквато намираме в центъра на ядрата.

Нуклон - общ термин за протон и неутрон.

Нуклид - ядро с даден брой протони и неутрони. Съществуват около 7000 различни възможни нуклида, само няколко стотин от които са стабилни.

Облатна деформация - деформацията на сфера, получена чрез притискане от двете страни. Земята е леко облатна, тъй като е малко сплескана при полюсите, което прави екватора малко по-дълъг, отколкото би бил, ако Земята беше идеална сфера.

Фотоумножител - много чувствителен детектор на фотони, способен да измерва енергията в много слаб светлинен импулс. Той е част от сцинтилационен детектор за измерване на гама лъчи. Светлинният импулс се генерира като сцинтилация.

Фотон - единична частица светлина. Айнщайн предложи през 1905 г., че светлината идва на пакети или светлинни кванти, като обяснение на фотоелектричния ефект, при който светлината може да избива електрони от повърхността на метал. Заедно с работата на Макс Планк, това бележи началото на старата квантова теория, при която светлината се смята за съставена от дискретни порции. По-късно се осъзна, че тези пакети светлинна енергия имат същите характеристики като частиците и станаха известни като фотони.

Пион - най-лекият мезон, с маса малко над една осма от масата на нуклона.

Позитрон - анти-частицата на електрона. Има същата маса като електрона, но с противоположен (положителен) електричен заряд. Бета лъчението от ядрата се състои от електрони или позитрони заедно с (почти) неоткриваемите неутрина.

Пролатна деформация - деформацията на сфера в „ръгбийна топка" или форма на „американски футбол". Това може да се постигне с балон, например чрез раздалечаване на две точки от двете страни на повърхността му.

Протон - една от съставките на ядрата и единствената съставка на най-лекото ядро — водорода. Има положителен заряд с еднаква по величина стойност като отрицателния заряд на електрона, и маса почти две хиляди пъти по-голяма от електрона. Всеки неутрален атом съдържа толкова протони в ядрото си, колкото електрони орбитират около него.

Квантова механика - съвкупността от физични закони, управляващи поведението на субатомния свят. Тя започна с идеите на Макс Планк и Алберт Айнщайн в началото на XX в. и бе развита в пълна математическа теория към средата на 20-те години от Нилс Бор, Ервин Шрьодингер и Вернер Хайзенберг. Други физици като Пол Дирак, Макс Борн и Волфганг Паули направиха значителни приноси. Въпреки че квантовата механика е най-успешната теория в науката, залегнала в основата на голяма част от съвременната физика, химия, електроника и материалознание, нейните предсказания остават странни и контраинтуитивни, особено при първа среща с тях.

Кварк - съставна частица на протона, неутрона, мезоните и другите адрони. Те не могат да съществуват изолирано, извън адроните. Протонът се състои от два „горни" кварка, всеки с положителен заряд 2/3 от заряда на електрона, и един „долен" кварк, с отрицателен заряд 1/3 от заряда на електрона; неутронът има два долни кварка и един горен кварк, което го прави неутрална частица.

Кварк-глуонна плазма - когато ядрената материя се нагрее до висока температура и се подложи на огромно налягане, какъвто е случаят при сблъсъци с много висока енергия между тежки ядра, границите между нуклоните изчезват и кварките и глуоните в тях образуват вид „супа". Вселената много кратко е преминала през кварк-глуонна фаза, преди протоните и неутроните да се появят след Големия взрив.

Сцинтилация - светкавица на светлина, когато ядрена частица или гама лъч удари определени вещества.

Сцинтилационен брояч - детектор на частици, в който светлината от сцинтилациите се открива и измерва с фотоумножители.

Диаграма на Сегре - диаграма на ядрата, наредени (обикновено) с броя на протоните по вертикалната ос и броя на неутроните по хоризонталната ос. Квадратът на тази диаграма, съответстващ на конкретни стойности на N и Z, показва ключови свойства на съответното ядро, като например неговата радиоактивност.

Силициев детектор - съвременните детектори на заредени частици се основават на факта, че такива частици предизвикват електрически сигнали, когато преминават или се поглъщат. Такива детектори позволяват точното измерване на енергиите и посоките на частиците, произведени в ядрени реакции.

Спалация - когато много високоенергиен протон или друг снаряд удари ядро, то вероятно ще се разпадне, произвеждайки набор от по-леки ядра. Смята се, че ядра като ⁶Li са произведени в реакции на спалация в междузвездното пространство.

Спектрометър - инструмент, разделящ лъчението на различните му дължини на вълните (или честоти). Тъй като всяко ядро или всеки различен атом излъчва различни набори от дължини на вълните, спектрометърът позволява да се идентифицира кои атоми или ядра са налице в дадена проба. Освен това конкретният набор от дължини на вълните дава важна информация за атома или ядрото, от което е излъчен.

Спектър - представяне, показващо как интензитетът (или яркостта) на електромагнитното лъчение от даден източник зависи от дължината на вълната. Отнася се и до ивицата от цветове, наблюдавана при разделяне на светлина или друго лъчение по честота (или дължина на вълната); най-познатият пример е дъгата от видима светлина.

Спонтанно делене - процесът, при който тежко ядро с излишък от неутрони се разцепва приблизително наполовина на две по-леки ядра. Такъв процес е вид радиоактивен разпад и протича без ядрото да трябва да поглъща излишни неутрони, каквито биха били необходими в ядрен реактор.

Супертежко ядро - ядро с атомен номер Z в областта над 110.

Супернова, тип Ia и тип II - суперновата е катастрофален взрив на звезда, при който тя за кратко излъчва толкова лъчение, колкото всички звезди в галактиката си. Супернова от тип Ia настъпва, когато материя от спътника на бяло джудже се натрупа върху него, докато надхвърли максималната маса, която такава звезда може да има. Супернова от тип II настъпва, когато ядреното гориво в гигантска звезда се изчерпи. Радиационното налягане от ядрените реакции вече не може да удържа звездата, тя се свива навътре, след което се разширява поради несвиваемостта на ядрената материя, освобождавайки огромни количества енергия, поток от неутрина и много материя в пространството. Много от елементите, от които сме изградени ние и Слънчевата система, са произведени в супернова взривове преди милиарди години.

Синхротрон - разработен от циклотрона за много по-високи енергии и включващ кръгова, а не спирална траектория. Синхротроните могат да ускоряват заредени частици до скорости, много близки до скоростта на светлината.

Теория на относителността - специалната теория на Айнщайн се основава на две идеи: (I) скоростта на светлината във вакуум е винаги една и съща, независимо с каква скорост се движите спрямо източника на светлина, и (II) законите на физиката са еднакви независимо с каква постоянна скорост се движи вашата лаборатория. Едно следствие е, че масата m и енергията E са еквивалентни и E=mc².

Токамак - устройство за осъществяване на ядрен синтез на Земята. Състои се от вакуумна камера с форма на тор заедно с мощни магнити за удържане на взаимодействащите йони в затворени траектории през вакуума.

Тунелиране (квантово) - квантовата механика позволява на частиците да се появяват от другата страна на бариери, които според класическата физика нямат достатъчно енергия да преодолеят. Това „квантово тунелиране" управлява явления като алфа разпада и позволява синтеза на леки ядра в звездите, давайки на звезди като Слънцето да светят милиарди години.

Принцип на неопределеността - една от фундаменталните идеи в квантовата теория, изразена за пръв път от германския физик Вернер Хайзенберг, която гласи, че за всеки обект определени двойки величини, като позиция и импулс, не могат да бъдат известни прецизно едновременно. Това обаче не е резултат от неизбежната „непохватност" на нашата измервателна апаратура при работа с субатомни обекти, а е присъщо на самите обекти.

Корпускулярно-вълнов дуализъм - квантовата концепция, според която и материята, и лъчението трябва да се разглеждат на своето най-фундаментално ниво като притежаващи понякога вълнови, а понякога корпускулярни свойства. Например електроните и фотоните се държат ту като частици, ту като вълни.

Дължина на вълната - разстоянието между два последователни гребена (или вдлъбнатини) на вълна; обратно пропорционална на честотата на вълната. За електромагнитното лъчение дължината на вълната е равна на скоростта на светлината, разделена на честотата.

X-лъчи - форма на електромагнитно лъчение с дължини на вълните по-къси от ултравиолетовото, но по-дълги от гама лъчите. Тъй като дължината на вълната на лъчението е свързана с енергията, фотоните на рентгеновите лъчи са по-малко енергетични от тези на гама лъчите. Въпреки това няма рязка граница между двете. Рентгеновите лъчи имат дължини на вълните от около 10 нанометра до 10 пикометра.