Alphateilchen - Der Kern des Heliumatoms, der zwei Protonen und zwei Neutronen enthält. Es handelt sich um einen außerordentlich stabilen Kern, der bei vielen schwereren Kernen in einem als Alphazerfall bekannten Prozess in einem Stück emittiert wird. Alphateilchen waren bekannt, bevor man verstand, dass sie aus Protonen und Neutronen bestehen. Sie sind auch zweifach ionisierte Heliumatome, d. h. Heliumatome, denen beide Elektronen entzogen wurden.

Antimaterie - Materie, die vollständig aus Antiteilchen besteht.

Antiteilchen - Eine Art subatomares Teilchen, das wie ein Spiegelbild des Originalteilchens ist, da viele seiner wesentlichen Eigenschaften umgekehrt sind. Das Antiproton hat beispielsweise die gleiche Masse wie das Proton, ist jedoch negativ geladen. Wenn Teilchen und ihre entsprechenden Antiteilchen aufeinandertreffen, vernichten sie sich gegenseitig in einem Energiestoß. Ebenso kann ein Teilchen-Antiteilchen-Paar aus reiner Energie erzeugt werden. Das Anti-Elektron ist als Positron bekannt und hat eine positive Ladung mit dem gleichen Betrag wie die negative Ladung eines Elektrons.

Atomare Masseneinheit (amu) - Die gebräuchliche Einheit zur Angabe der Masse von Kernen. Sie beträgt ein Zwölftel der Masse eines neutralen Kohlenstoffatoms, ¹²C. Die Masse eines Kerns in amu ist annähernd gleich der Massenzahl des Kerns.

Atomnummer - Symbol Z, die Anzahl der Protonen in einem Kern. Auch die Gesamtzahl der Elektronen in einem neutralen Atom, da die Anzahl der Elektronen außerhalb des Kerns gleich der Anzahl der Protonen im Kern sein muss, damit die Ladungen ausgeglichen sind.

Baryonen - Hadronen, die aus drei Quarks bestehen. Die leichtesten Baryonen sind die Protonen und Neutronen. Schwerere Hadronen, wie das Deltatelchen, sind instabil. Baryonen und Mesonen (die nur ein Quark und ein Antiquark enthalten) bilden die zwei Arten von Hadronen.

Betazerfall - Der durch die schwache Kernkraft gesteuerte Prozess, bei dem sich Protonen und Neutronen ineinander umwandeln können. Wenn ein Neutron einem Betazerfall unterliegt, werden ein Elektron und ein Anti-Neutrino freigesetzt. Ein freies Neutron kann einem Betazerfall unterliegen, da seine Masse die Summe der Massen von Proton und Elektron übersteigt. Ein Proton kann nur innerhalb eines Kerns mit überschüssiger Energie einem Betazerfall unterliegen und wird zu einem Positron plus einem Neutrino; dies geschieht in Kernen mit einem Überschuss an Protonen.

Betastrahlen - Der veraltete Name für die Elektronen oder Positronen, die beim Betazerfall aus Kernen emittiert werden.

Borromäischer Kern - Eine bestimmte Art instabiler Kern, der so wirkt, als bestehe er aus drei verschiedenen Teilen: Der Großteil des Kerns bildet den Rumpf, während zwei Nukleonen (meist Neutronen) außerhalb davon „schweben". Diese drei Bestandteile (Rumpf plus zwei Nukleonen) werden sehr schwach durch die starke Kernkraft zusammengehalten, sodass, wenn eines von ihnen entfernt wird, die Kraft zwischen den verbleibenden beiden zu schwach ist, um sie zusammenzuhalten, und sie ebenfalls auseinanderbrechen. Dieses Verhalten ist einzigartig in der Natur. Der Begriff Borromäisch stammt aus dem Gebiet der Mathematik, der Knotentheorie, in der die borromäischen Ringe so miteinander verflochten sind, dass jeder Ring die anderen beiden zusammenhält. Beispiele für borromäische Kerne sind ⁶He, ¹¹Li und ¹⁴Be, die alle auch Halo-Kerne sind.

Blasenkammer - Ein Gerät zur Sichtbarmachung der Bahnen geladener (stark ionisierender) Teilchen, die durch eine „übersättigte" Flüssigkeit hindurchgehen. Manchmal kann eine sehr reine Flüssigkeit, wie flüssiger Wasserstoff, über ihren Siedepunkt erhitzt werden. Ein geladenes Teilchen, das eine solche „übersättigte" Flüssigkeit durchquert, hinterlässt jedoch eine Reihe von Blasen an den Stellen, an denen das Teilchen die Flüssigkeit ionisiert hat.

Kettenreaktion - Wenn ein Urankern durch die Absorption eines Neutrons zur Spaltung gebracht wird, setzt er seinerseits einige Neutronen frei. Diese können dann andere Kerne zur Spaltung veranlassen und so weiter durch ein erhebliches Volumen von Uran. Dies ist eine Neutronen-Kettenreaktion.

Nebelkammer - Ein Gerät zur Sichtbarmachung der Bahnen geladener (stark ionisierender) Teilchen, die durch „gesättigten" Wasserdampf hindurchgehen. Es gibt eine Grenze für die Menge an Wasserdampf, die Luft aufnehmen kann, aber diese Grenze kann manchmal überschritten werden. Ein geladenes Teilchen, das einen solchen „gesättigten" Dampf durchquert, hinterlässt jedoch eine Reihe von Tröpfchen an den Stellen, an denen das Teilchen den Dampf ionisiert hat.

Zyklotron - Ein Beschleuniger für geladene Teilchen, bei dem die Teilchen durch ein Magnetfeld auf einer spiralförmigen Bahn in einer Vakuumkammer gehalten und durch ein elektrisches Feld in einer Reihe von Schüben beschleunigt werden.

Deltateilchen - Ein Verwandter des Nukleons; dieses Teilchen kann als angeregter Zustand des Nukleons mit einer etwas größeren Masse betrachtet werden.

Beugung - Die Eigenschaft aller Wellen, sich beim Auftreffen auf ein Hindernis auszubreiten. Das Ausmaß der Ausbreitung hängt von der Frequenz der Welle und der Größe des Objekts ab.

Drip-Lines - Dies sind die Grenzen auf einem Segre-Diagramm, jenseits derer Kerne nicht existieren. So genannt, weil es so aussieht, als würden Nukleonen, die in einen solchen Kern eingefügt werden, sofort wieder herausrinnen.

Elektromagnetische Strahlung - Jede Strahlung, die aus sich selbst tragenden elektrischen und magnetischen Feldern besteht. Alle elektromagnetischen Strahlungen breiten sich im Vakuum mit der gleichen Geschwindigkeit aus: der Lichtgeschwindigkeit. Licht, Radiowellen, Ultraviolett-, Gamma- und Infrarotstrahlung sind grundlegend gleich und unterscheiden sich nur in Frequenz und Wellenlänge. Alle ihre unterschiedlichen Wirkungen auf Materie resultieren aus dem Unterschied in der Frequenz und damit dem Unterschied in der Energie der Photonen.

Elektron - Das erste entdeckte Elementarteilchen. Es gehört zur Klasse der Teilchen, die als Leptonen bekannt sind. Elektronen sind sehr leichte, negativ geladene Teilchen und bilden die Bausteine von Atomen außerhalb des Kerns. Elektronen haben eine Masse von 9×10^-31 kg, etwa ein Zweitausendstel der Masse des leichtesten Atoms, des Wasserstoffatoms. Sie haben keine Ausdehnung und gelten daher als „Punktteilchen". Sie sind die Träger der Elektrizität in Metallen.

Elektroneneinfang - Der Prozess, bei dem ein Elektron von einem Kern absorbiert wird und sich mit einem Proton verbindet, um ein Neutron und ein Neutrino zu bilden.

Energieniveaus - Die erlaubten diskreten (quantisierten) Energiewerte, die ein Kern haben kann. Jede Kernart hat ein einzigartiges Muster von Energieniveaus. Auch Atome und Moleküle haben einzigartige Muster von Energieniveaus.

Energietal (nuklear) - Nicht alle Kerne haben die gleiche Energie pro Nukleon. Wenn alle Kerne nach N und Z angeordnet werden, wie in einem Segre-Diagramm, und von der Position jedes Kerns eine Linie erhoben wird, die proportional zur Energie pro Nukleon ist, bilden die Spitzen dieser Linien eine Fläche, die wie ein Tal aussieht. Die stabilen Kerne befinden sich am Boden des Tals. Die Kerne höher oben im Tal unterliegen radioaktiven Umwandlungen, verlieren Energie und gleiten die Seiten des Tals hinab.

Angeregter Zustand - Jedes Energieniveau eines Kerns oberhalb seines Grundzustands.

Spaltung - Der Prozess, bei dem sich ein schwerer Kern in zwei ungefähr gleich große kleinere Kerne aufteilt und dabei in ihm gespeicherte Energie freisetzt. Normalerweise findet die Spaltung statt, nachdem ein Kern durch die Absorption eines Neutrons angeregt wurde, aber es gibt auch spontane Spaltung. Spaltung ist der Prozess, der durch kontrollierte Kettenreaktionen Kernenergie erzeugt.

Frequenz - Die Anzahl der Schwingungen eines schwingenden Systems pro Sekunde. Bei Wellen ist es die Anzahl der Wellenkämme, die pro Sekunde an einem festen Punkt vorbeigehen. Sie wird in Hertz gemessen (= Schwingungen pro Sekunde).

Fusion - Der Kernprozess, bei dem zwei leichte Kerne die gegenseitige elektrische (Coulomb-)Abstoßung überwinden und miteinander verschmelzen können. Dabei wird eine große Menge Energie freigesetzt; dies ist die Energiequelle in der Sonne und anderen Sternen. Es wird gehofft, dass die Fusion eines Tages als Energiequelle auf der Erde für die Menschheit nutzbar gemacht werden kann.

Gammastrahlen - Ein hochenergetisches Photon (Lichtteilchen), das aus dem Inneren von Atomkernen freigesetzt wird, wenn sich diese in einem instabilen angeregten Zustand befinden. Gammastrahlen können auch von Kernen absorbiert werden, die dadurch angeregt werden.

Gluon - Masseloses Teilchen, das nie isoliert außerhalb von Hadronen beobachtet wird und die Anziehung zwischen den Quarks innerhalb der Hadronen erzeugt und sie zusammenhält.

Grundzustand - Das niedrigste Energieniveau eines Kerns (oder Atoms).

Hadronen - Alle Teilchen, die über die starke Kernkraft wechselwirken. Hadronen bestehen aus Quarks; Protonen und Neutronen sind Hadronen, ebenso wie die Mesonen.

Halbwertszeit - Die Zeit, nach der die Hälfte einer großen Sammlung identischer radioaktiver Kerne zerfallen ist.

Halokern - Eine bestimmte Art exotischer Kern, der Mitte der 1980er Jahre entdeckt wurde und viel mehr Neutronen hat als das stabile Isotop dieses Elements. Dies führt manchmal dazu, dass die äußeren ein oder zwei Neutronen sehr schwach mit den übrigen Nukleonen verbunden sind und somit einen Großteil ihrer Zeit weit jenseits der Reichweite der starken Kernkraft verbringen. Solche Kerne sind hochinstabil und existieren nur aufgrund merkwürdiger Regeln der Quantenmechanik. Beispiele für Einzel-Neutronen-Halokerne sind ¹¹Be und ¹⁹C, während Zwei-Neutronen-Halokerne dazu neigen, borromäisch zu sein. Kerne mit Protonenhalos existieren ebenfalls (wie ⁸B), aber in diesem Fall bedeutet die Abstoßung zwischen der positiven Ladung des Protons und dem Rest des Kerns, dass es nicht sehr weit nach außen streifen kann, ohne abzufallen. Daher tendieren Protonenhalos dazu, kleiner als Neutronenhalos zu sein.

Interferenz - Eine Eigenschaft von Wellen, bei der sich zwei Wellen überlagern und ein Muster aus Wellenbergen (wenn zwei Wellenkämme aufeinandertreffen und sich vereinen) und Wellentälern (wenn ein Wellenkamm auf ein Wellental trifft und sie sich gegenseitig aufheben) erzeugen. Das entstehende Muster aus Dunkel und Hell erlaubt uns, Rückschlüsse auf die Wellen und das System zu ziehen, in dem die Interferenz stattfindet.

Ion - Ein Atom oder Molekül, das nicht mehr elektrisch neutral ist, meist weil ein oder mehrere Elektronen herausgeschlagen wurden; der Begriff kann jedoch auch auf ein Atom mit einem zusätzlichen Elektron (negatives Ion) angewendet werden.

Ionisierung - Der Prozess, bei dem Elektronen aus Atomen oder Molekülen entfernt werden, sodass diese nicht mehr elektrisch neutral sind. Alpha-, Beta- und Gammastrahlen ionisieren die Atome der Materie, mit der sie wechselwirken.

Isobar - Nuklide mit verschiedenen Zahlen von Protonen und Neutronen, aber gleicher Gesamtzahl von Protonen plus Neutronen, d. h. gleicher Massenzahl.

Isomer - Ein Kern, der sich in einem langlebigen angeregten Zustand befindet (isomerer Zustand oder metastabiler Zustand). Bestimmte Kerne können in solchen angeregten Zuständen verbleiben, da bestimmte Quanteneigenschaften, die sie besitzen, ihnen verbieten, durch Emission von Gammastrahlen in ein niedrigeres Energieniveau zu fallen.

Isotone - Nuklide mit der gleichen Neutronenzahl, aber unterschiedlicher Protonenzahl.

Isotop - Alle Nuklide eines bestimmten Elements (mit der gleichen Protonenzahl), aber mit unterschiedlichen Neutronenzahlen, werden als Isotope dieses Elements bezeichnet. So sind ¹²C und ¹⁴C verschiedene Isotope des Kohlenstoffs.

Isotopenverschiebung - Das optische Spektrum eines Atoms hängt fast ausschließlich von den Elektronen außerhalb des Kerns ab, aber die Größe des Kerns hat einen winzigen, aber messbaren Einfluss. Das bedeutet, dass sorgfältige Messungen der optischen Spektren von Atomen es uns ermöglichen, die Größe des Kerns zu messen. Dies ist sehr nützlich für Kerne, die zu kurzlebig sind, als dass Messungen auf der Grundlage der Elektronenstreuung vorgenommen werden könnten.

Leptonen - Eine der zwei Klassen von Elementarteilchen in der Natur. Dazu gehören das Elektron, das Myon und das Tau-Teilchen sowie ihre entsprechenden Neutrinos.

Linearbeschleuniger - Ein Beschleuniger für geladene Teilchen, bei dem die Teilchen durch oszillierende elektrische Felder in einer Reihe von Schüben durch eine lange, gerade Vakuumkammer beschleunigt werden.

Magische Zahl - Bestimmte Zahlen von Protonen oder Neutronen führen zu Kernen mit erhöhter Stabilität im Vergleich zu den benachbarten Kernen. Für Neutronen sind diese Zahlen 2, 8, 20, 28, 50, 82 und 126. Für Protonen sind sie gleich, außer dass kein Kern mit 126 Protonen bekannt ist.

Massendefekt - Die Differenz zwischen der Masse eines Kerns und der Summe der Massen aller seiner Nukleonen im ungebundenen Zustand. Beachte, dass die Gesamtruhmasse der Zerfallsprodukte kleiner ist als die Ruhmasse des zerfallenden Kerns; dies wird manchmal als Massendekrement bezeichnet.

Massenzahl - Symbol A, die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen in einem Kern. A=N+Z, wobei N die Anzahl der Neutronen und Z die Anzahl der Protonen ist.

Meson - Subatomares Teilchen, das als Träger der starken Kernkraft zwischen Nukleonen in Kernen betrachtet werden kann. Es gibt verschiedene Arten von Mesonen, die neutral, positiv oder negativ geladen sein können. Es ist inzwischen bekannt, dass Mesonen, wie die Nukleonen, selbst aus Quarks bestehen. Aber im Gegensatz zu den Nukleonen, die aus drei Quarks bestehen, enthalten Mesonen ein Quark und ein Antiquark.

Neutrino - Ein sehr leichtes Teilchen, das beim Betazerfall emittiert wird. Sein Name bedeutet „kleines neutrales Teilchen" und bis vor kurzem wurde angenommen, dass es wie das Photon keine Masse hat. Es ist inzwischen bekannt, dass es drei Arten von Neutrinos gibt, zusammen mit ihren entsprechenden Antiteilchen, aber es ist das leichteste dieser Teilchen, das von Kernen emittiert wird.

Neutron - Der andere Bestandteil von Kernen neben den Protonen; es hat eine Masse, die etwas größer als die des Protons ist, ist aber elektrisch neutral. Neutronen können außerhalb des Kerns nicht lange überleben und unterliegen dem Betazerfall, d. h. sie verwandeln sich nach etwa zehn Minuten in Protonen und Anti-Neutrinos.

Neutronenstern - Der kompakte Überrest, der zurückbleibt, wenn ein Riesenstern in einer Supernova-Explosion stirbt. Er hat etwa die gleiche Dichte wie ein Kern. Viele Experimente zielen darauf ab, die Eigenschaften der Kernmaterie bei hohem Druck ausreichend zu verstehen, um Neutronensterne zu verstehen.

Kernmaterie - Im weitesten Sinne der „Stoff" der Kerne. Es ist die Tatsache, dass Kernmaterie inkompressibel ist, die dazu führt, dass die Dichte der Protonen und Neutronen im Zentrum von Kernen für alle Kerne außer den allerlichtesten ungefähr gleich ist. Aus dem gleichen Grund haben Neutronensterne etwa die gleiche Dichte wie im Zentrum von Kernen.

Nukleon - Oberbegriff für entweder ein Proton oder ein Neutron.

Nuklid - Ein Kern mit einer gegebenen Anzahl von Protonen und Neutronen. Es gibt etwa 7000 verschiedene mögliche Nuklide, von denen nur einige Hundert stabil sind.

Oblate Deformation - Die Verformung einer Kugel, die durch das Zusammendrücken zweier Seiten erreicht wird. Die Erde ist leicht oblat, da sie an den Polen etwas abgeflacht ist, wodurch der Äquator etwas länger ist, als er bei einer perfekten Kugel wäre.

Photomultiplier - Ein sehr empfindlicher Photonendetektor, der die Energie in einem sehr schwachen Lichtimpuls messen kann. Er ist Teil eines Szintillationsdetektors zur Messung von Gammastrahlen. Der Lichtimpuls wird als Szintillation erzeugt.

Photon - Ein einzelnes Lichtteilchen. Einstein schlug 1905 vor, dass Licht in Paketen oder Lichtquanten kommt, als Erklärung für den photoelektrischen Effekt, bei dem Licht Elektronen aus der Oberfläche eines Metalls herausschlagen kann. Zusammen mit der Arbeit von Max Planck markierte dies den Beginn der alten Quantentheorie, in der Licht als aus diskreten Klumpen bestehend betrachtet wird. Später wurde erkannt, dass diese Lichtenergiepakete die gleichen Eigenschaften wie Teilchen haben, z. B. an einem einzigen Punkt in Detektoren erscheinen, und sie wurden als Photonen bekannt.

Pion - Das leichteste Meson mit einer Masse von etwas mehr als einem Achtel der Nukleonmasse.

Positron - Das Antiteilchen des Elektrons. Es hat die gleiche Masse wie das Elektron, aber die entgegengesetzte (positive) elektrische Ladung. Die Betastrahlung von Kernen besteht aus Elektronen oder Positronen zusammen mit den (nahezu) nicht nachweisbaren Neutrinos.

Prolate Deformation - Die Verformung einer Kugel in eine „Rugby-Ball"- oder „American-Football"-Form. Dies kann beispielsweise mit einem Ballon erreicht werden, indem man zwei Punkte auf beiden Seiten der Ballonoberfläche auseinanderzieht.

Proton - Einer der Bestandteile von Kernen und der einzige Bestandteil des leichtesten Kerns, Wasserstoff. Es hat eine positive Ladung von dem gleichen Betrag wie die negative Ladung eines Elektrons und eine Masse, die fast zweitausendmal schwerer als das Elektron ist. Jedes neutrale Atom enthält so viele Protonen in seinem Kern wie Elektronen, die außerhalb davon kreisen.

Quantenmechanik - Die Gesamtheit der physikalischen Gesetze, die das Verhalten der subatomaren Welt bestimmen. Sie begann mit den Ideen von Max Planck und Albert Einstein zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts und wurde bis Mitte der 1920er Jahre von Niels Bohr, Erwin Schrödinger und Werner Heisenberg zu einer vollständigen mathematischen Theorie entwickelt. Andere Physiker wie Paul Dirac, Max Born und Wolfgang Pauli leisteten wichtige Beiträge. Während die Quantenmechanik die erfolgreichste Theorie der Wissenschaft ist und einen Großteil der modernen Physik, Chemie, Elektronik und Materialwissenschaft untermauert, bleiben ihre Vorhersagen seltsam und kontraintuitiv, besonders wenn man ihnen zum ersten Mal begegnet.

Quark - Bestandteil von Protonen, Neutronen, Mesonen und anderen Hadronen. Sie können nicht isoliert, außerhalb von Hadronen, existieren. Das Proton besteht aus zwei „Up"-Quarks, jeweils mit einer positiven Ladung von 2/3 der Ladung eines Elektrons, und einem „Down"-Quark mit einer negativen Ladung von 1/3 der Ladung eines Elektrons; das Neutron hat zwei Down-Quarks und ein Up-Quark, was es zu einem neutralen Teilchen macht.

Quark-Gluon-Plasma - Wenn Kernmaterie auf eine hohe Temperatur erhitzt und einem enormen Druck ausgesetzt wird, wie es bei sehr hochenergetischen Kollisionen zwischen schweren Kernen geschieht, verschwinden die Grenzen zwischen den Nukleonen und die darin enthaltenen Quarks und Gluonen bilden eine Art Suppe. Das Universum durchlief sehr kurz nach dem Urknall eine Quark-Gluon-Phase, bevor Protonen und Neutronen entstanden.

Szintillation - Der Lichtblitz, wenn ein Kernteilchen oder ein Gammastrahl auf bestimmte Substanzen trifft.

Szintillationszähler - Ein Teilchendetektor, in dem das Licht aus Szintillationen mit Photomultipliern detektiert und gemessen wird.

Segre-Diagramm - Ein Diagramm der Kerne, das (normalerweise) die Protonenzahl auf der vertikalen Achse und die Neutronenzahl auf der horizontalen Achse anordnet. Im Allgemeinen gibt das Quadrat in diesem Diagramm, das bestimmten Werten von N und Z entspricht, Auskunft über wesentliche Eigenschaften dieses bestimmten Kerns, wie z. B. seine Radioaktivität.

Siliziumdetektor - Moderne Detektoren für geladene Teilchen basieren auf der Tatsache, dass solche Teilchen elektrische Signale erzeugen, wenn sie hindurchgehen oder absorbiert werden. Solche Detektoren ermöglichen eine genaue Messung der Energien und Richtungen von Teilchen, die bei Kernreaktionen erzeugt werden.

Spallation - Wenn ein sehr hochenergetisches Proton oder anderes Projektil auf einen Kern trifft, zersplittert dieser wahrscheinlich und erzeugt eine Reihe leichterer Kerne. Es wird angenommen, dass Kerne wie ⁶Li durch Spallationsreaktionen im interstellaren Raum entstanden sind.

Spektrometer - Ein Instrument, das Strahlung in ihre verschiedenen Wellenlängen (oder Frequenzen) aufteilt. Da jeder Kern oder jedes verschiedene Atom unterschiedliche Wellenlängen abstrahlt, ermöglicht ein Spektrometer die Identifizierung, welche Atome oder Kerne in einer Probe vorhanden sind. Außerdem liefert das besondere Wellenlängenmuster wichtige Informationen über das Atom oder den Kern, von dem es abgestrahlt wurde.

Spektrum - Eine Darstellung, die zeigt, wie die Stärke (oder Helligkeit) der elektromagnetischen Strahlung aus einer gegebenen Quelle von ihrer Wellenlänge abhängt. Bezieht sich auch auf das Farbband, das wir sehen, wenn Licht oder andere Strahlung nach Frequenz (oder Wellenlänge) getrennt wird; das bekannteste Beispiel dafür ist das Regenbogenspektrum des sichtbaren Lichts.

Spontane Spaltung - Der Prozess, bei dem ein schwerer Kern mit einem Überschuss an Neutronen sich ungefähr in zwei leichtere Kerne teilt. Ein solcher Prozess ist eine Art radioaktiver Zerfall und findet statt, ohne dass der Kern zusätzliche Neutronen absorbieren muss, um ihn zur Spaltung zu veranlassen, wie es in einem Kernreaktor erforderlich wäre.

Superschwere Kerne - Kerne mit Z im Bereich von 110 oder darüber.

Supernova, Typ Ia und Typ II - Eine Supernova ist die katastrophale Explosion eines Sterns, bei der dieser kurzzeitig so viel Strahlung aussendet wie alle Sterne in seiner Galaxie. Eine Typ-Ia-Supernova findet statt, wenn Materie vom Begleiter eines Weißen Zwergsterns genug Materie auf den Weißen Zwerg überträgt, bis dieser die maximale Masse überschreitet, die ein solcher Stern haben kann. Eine Typ-II-Supernova findet statt, wenn der Kernbrennstoff in einem Riesenstern erschöpft ist. Der Strahlungsdruck aus Kernreaktionen kann den Stern nicht mehr aufrechterhalten, sodass er nach innen kollabiert. Er prallt dann aufgrund der Inkompressibilität der Kernmaterie nach außen ab und setzt enorme Mengen an Energie, eine Flut von Neutrinos und viel Materie in den Weltraum frei. Viele Elemente, aus denen wir und das Sonnensystem bestehen, wurden vor Milliarden von Jahren in Supernova-Explosionen erzeugt.

Synchrotron - Aus dem Zyklotron für viel höhere Energien entwickelt und mit einer kreisförmigen statt spiralförmigen Bahn. Synchrotrons können geladene Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.

Relativitätstheorie - Einsteins spezielle Theorie basiert auf zwei Ideen: (I) dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer gleich ist, egal wie schnell man sich relativ zur Lichtquelle bewegt, und (II) dass die physikalischen Gesetze dieselben sind, egal wie schnell sich das Labor mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt. Eine Konsequenz ist, dass Masse m und Energie E äquivalent sind und dass E=mc².

Tokamak - Ein Gerät zur Erzeugung von Kernfusion auf der Erde. Es besteht aus einer Vakuumkammer in Form eines Torus zusammen mit großen Magneten, die die wechselwirkenden Ionen auf geschlossenen Bahnen durch das Vakuum halten.

Tunneleffekt (Quantenmechanik) - Die Quantenmechanik erlaubt es Teilchen, auf der anderen Seite von Barrieren zu erscheinen, die sie nach der Physik vor der Quantenmechanik nicht die Energie hätten zu überwinden. Dieses „Quantentunneln" steuert Dinge wie den Alphazerfall und ermöglicht die Fusion leichter Kerne in Sternen, sodass Sterne wie die Sonne Milliarden von Jahren lang leuchten können.

Unschärferelation - Eine der grundlegenden Ideen der Quantentheorie, die erstmals vom deutschen Physiker Werner Heisenberg formuliert wurde. Sie besagt, dass für jedes Objekt bestimmte Eigenschaftspaare, wie Position und Impuls, nicht gleichzeitig genau bekannt sein können. Dieses Merkmal ist jedoch nicht das Ergebnis der unvermeidlichen „Ungeschicklichkeit" unserer Messgeräte bei subatomaren Objekten, sondern ist den Objekten selbst inhärent.

Welle-Teilchen-Dualismus - Das Quantenkonzept, wonach sowohl Materie als auch Strahlung auf ihrer grundlegendsten Ebene manchmal Welleneigenschaften und manchmal Teilcheneigenschaften aufweisen müssen. Elektronen und Photonen verhalten sich beispielsweise manchmal wie Teilchen und manchmal wie Wellen.

Wellenlänge - Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kämmen (oder Tälern) einer Welle und ist umgekehrt proportional zur Frequenz der Welle. Bei elektromagnetischer Strahlung ist die Wellenlänge gleich der Lichtgeschwindigkeit geteilt durch die Frequenz.

Röntgenstrahlen - Eine Form elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen kürzer als Ultraviolett, aber länger als Gammastrahlen. Da die Wellenlänge der Strahlung mit der Energie zusammenhängt, bedeutet dies, dass Röntgenphotonen weniger energiereich sind als Gammaphotonen. Es gibt jedoch keine scharfe Trennlinie zwischen den beiden. Röntgenstrahlen haben Wellenlängen im Bereich von etwa 10 Nanometern bis hinunter zu 10 Pikometern.