Partícula alfa - O núcleo do átomo de hélio contendo dois prótons e dois nêutrons. É um núcleo altamente estável e é emitido como um todo por muitos núcleos mais pesados num processo conhecido como decaimento alfa. As partículas alfa eram conhecidas antes de se compreender que eram compostas de prótons e nêutrons. São também átomos de hélio duplamente ionizados, ou seja, átomos de hélio com ambos os elétrons removidos.

Antimatéria - matéria composta inteiramente de antipartículas.

Antipartícula - um tipo de partícula subatômica que é como uma imagem espelhada da partícula original, pois muitas das suas propriedades fundamentais são invertidas. Por exemplo, o antipróton tem a mesma massa que o próton, mas é carregado negativamente. Quando as partículas e as suas antipartículas correspondentes se encontram, aniquilam-se mutuamente numa explosão de energia. Da mesma forma, um par partícula-antipartícula pode ser criado a partir de pura energia. O anti-elétron é conhecido como pósitron e tem carga positiva com a mesma magnitude que a carga negativa de um elétron.

Unidade de massa atômica (uma) - a unidade convencional para expressar a massa dos núcleos. É um doze avos da massa de um átomo de carbono neutro, ¹²C. A massa de um núcleo em uma é aproximadamente igual ao número de massa de um núcleo.

Número atômico - símbolo Z, o número de prótons em um núcleo. Também o número total de elétrons em um átomo neutro, uma vez que, para que as cargas se equilibrem, o número de elétrons fora do núcleo deve ser igual ao número de prótons no núcleo.

Bárions - Hádrons compostos de três quarks. Os bárions mais leves são os prótons e nêutrons. Hádrons mais pesados, como a partícula delta, são instáveis. Os bárions e os mésons (que contêm apenas um quark e um antiquark) constituem os dois tipos de hádrons.

Decaimento beta - o processo, governado pela força nuclear fraca, pelo qual prótons e nêutrons podem se transformar uns nos outros. Quando um nêutron sofre decaimento beta, um elétron mais um antineutrino são liberados. Um nêutron livre pode sofrer decaimento beta porque sua massa excede a soma das massas do próton e do elétron. Um próton só pode sofrer decaimento beta dentro de um núcleo com excesso de energia e se torna um pósitron mais um neutrino; isso acontece em núcleos com excesso de prótons.

Raio beta - o nome antigo dado aos elétrons, ou pósitrons, emitidos pelos núcleos no processo de decaimento beta.

Núcleo Borromeu - Um certo tipo de núcleo instável que age como se fosse composto de três partes distintas; a maior parte do núcleo constitui o núcleo central, enquanto dois núcleons (geralmente nêutrons) 'flutuam' em torno do exterior. Esses três constituintes (núcleo central mais dois núcleons) são mantidos juntos de forma muito fraca pela força nuclear forte, de tal maneira que se qualquer um deles for removido, a força entre os dois restantes é fraca demais para mantê-los juntos e eles também se separam. Este comportamento é único na natureza. O termo Borromeu vem do campo da matemática conhecido como teoria dos nós, no qual os anéis borromeus estão interligados de tal forma que cada um mantém os outros dois juntos. Exemplos de núcleos Borromeus são ⁶He, ¹¹Li e ¹⁴Be, que são também núcleos de halo.

Câmara de bolhas - um dispositivo para revelar os caminhos de partículas carregadas (altamente ionizantes) enquanto passam por um líquido 'supersaturado'. Às vezes um líquido, como o hidrogênio líquido, pode ser aquecido acima do seu ponto de ebulição se for muito puro. No entanto, uma partícula carregada passando por tal líquido 'supersaturado' deixará uma série de bolhas nos pontos onde a partícula ionizou o líquido.

Reação em cadeia - quando um núcleo de urânio é induzido a sofrer fissão pela absorção de um nêutron, ele mesmo liberará alguns nêutrons. Estes podem então, por sua vez, induzir outros núcleos a sofrer fissão, e assim por diante, em um volume significativo de urânio. Esta é uma reação em cadeia de nêutrons.

Câmara de nuvem - um dispositivo para revelar os caminhos de partículas carregadas (altamente ionizantes) enquanto passam por vapor de água 'saturado'. Há um limite para a quantidade de vapor de água que o ar pode conter, mas esse limite pode às vezes ser ultrapassado. No entanto, uma partícula carregada passando por tal vapor 'saturado' deixará uma série de gotículas nos pontos onde a partícula ionizou o vapor.

Cíclotron - um acelerador para partículas carregadas em que as partículas são mantidas em uma órbita espiral em uma câmara de vácuo por um campo magnético, e recebem uma série de impulsos de um campo elétrico.

Partícula delta - uma relação do núcleon, esta partícula pode ser considerada como um estado excitado do núcleon com uma massa ligeiramente maior.

Difração - A propriedade de todas as ondas pela qual elas se espalham ao encontrar um obstáculo. A quantidade de espalhamento depende da frequência da onda e do tamanho do objeto.

Linhas de gotejamento - estes são os limites em um gráfico de Segré além dos quais os núcleos não existem. Assim chamadas porque é como se os núcleons inseridos em tal núcleo gotejassem para fora imediatamente.

Radiação eletromagnética - qualquer radiação consistindo em campos elétricos e magnéticos auto-sustentados. Toda a radiação eletromagnética viaja no vácuo com a mesma velocidade; a velocidade da luz. Luz, ondas de rádio, ultravioleta, radiação gama e infravermelha são fundamentalmente iguais, diferindo apenas em frequência e comprimento de onda. Todos os seus diferentes efeitos sobre a matéria resultam da diferença de frequência e, portanto, da diferença de energia dos fótons.

Elétron - A primeira partícula elementar a ser descoberta. Pertence à classe de partículas conhecidas como léptons. Os elétrons são partículas muito leves com carga negativa e são os constituintes dos átomos fora do núcleo. Os elétrons têm uma massa de 9x10-31 kg, cerca de um dois milésimos da massa do átomo mais leve, o átomo de hidrogênio. Têm tamanho zero e, portanto, são considerados 'partículas pontuais'. São os portadores de eletricidade nos metais.

Captura eletrônica - O processo em que um elétron é absorvido por um núcleo, onde se combina com um próton para formar um nêutron e um neutrino.

Níveis de energia - Os valores discretos (quantizados) permitidos de energia que um núcleo pode ter. Cada tipo de núcleo tem um padrão único de níveis de energia. Átomos e moléculas também têm padrões únicos de níveis de energia.

Vale de energia (nuclear) - Nem todos os núcleos têm a mesma quantidade de energia por núcleon. Se todos os núcleos forem organizados de acordo com N e Z, como em um gráfico de Segré, e uma linha for traçada a partir da posição de cada núcleo, proporcional à energia por núcleon, então os topos dessas linhas formarão uma superfície com a aparência de um vale. Os núcleos estáveis serão os que estão perto do fundo do vale. Os núcleos mais altos no vale sofrerão transformações radioativas, perdendo energia e deslizando pelos lados do vale.

Estado excitado - Qualquer nível de energia de um núcleo acima do seu estado fundamental.

Fissão - o processo pelo qual um núcleo pesado se divide em dois núcleos menores aproximadamente iguais, liberando energia nele contida. Normalmente, a fissão ocorre depois que um núcleo foi estimulado pela absorção de um nêutron, mas existe também a fissão espontânea. A fissão é o processo que produz energia nuclear por meio de reações em cadeia controladas.

Frequência - O número de vibrações de um sistema oscilatório que ocorrem em um segundo. Para o caso de ondas, é o número de cristas de onda que passam por um ponto fixo em um segundo. É medida em Hertz (= ciclos por segundo).

Fusão - o processo nuclear pelo qual dois núcleos leves podem superar a repulsão elétrica (de Coulomb) mútua para se fundir. Isso é acompanhado pela liberação de uma grande quantidade de energia e é a fonte de energia no Sol e em outras estrelas. Espera-se que a fusão possa um dia ser aproveitada como fonte de energia na Terra para a humanidade.

Raio gama - um fóton de alta energia (partícula de luz) liberado do interior dos núcleos atômicos quando se encontram em um estado excitado instável. Os raios gama também podem ser absorvidos pelos núcleos que então ficam excitados.

Glúon - partícula sem massa, nunca vista isolada fora dos hádrons, que gera a atração entre os quarks nos hádrons, mantendo-os juntos.

Estado fundamental - O nível de energia mais baixo de um núcleo (ou átomo).

Hádrons - Todas as partículas que interagem pela força nuclear forte. Os hádrons são compostos de quarks; prótons e nêutrons são hádrons, assim como os mésons.

Meia-vida - o tempo após o qual metade de uma grande coleção de núcleos radioativos idênticos terá decaído.

Núcleo de halo - Um certo tipo de núcleo exótico descoberto em meados da década de 1980 que tem muito mais nêutrons do que o isótopo estável desse elemento. Isso às vezes resulta no fato de que o nêutron ou os dois nêutrons externos estão muito fracamente ligados ao restante dos núcleons e, portanto, passam grande parte do tempo muito além do alcance da força nuclear forte que os liga ao restante do núcleo. Tais núcleos são altamente instáveis e existem apenas devido às estranhas regras da mecânica quântica. Exemplos de núcleos de halo de um nêutron são ¹¹Be e ¹⁹C, enquanto os núcleos de halo de dois nêutrons tendem a ser Borromeus. Núcleos com halos de prótons também existem (como ⁸B), mas nesse caso a repulsão entre a carga positiva do próton e o restante do núcleo significa que ele não pode se afastar muito ou cairá fora. Assim, os halos de prótons tendem a ser menores que os halos de nêutrons.

Interferência - Uma propriedade das ondas pela qual duas ondas se sobrepõem para produzir um padrão de picos (quando duas cristas de onda se encontram e se combinam) e vales (quando uma crista de onda encontra um vale de onda e se cancelam). O padrão de escuro e claro resultante nos permite aprender sobre as ondas e sobre o sistema no qual a interferência ocorre.

Íon - um átomo, ou molécula, que não é mais eletricamente neutro, geralmente porque um ou mais elétrons foram removidos, mas o termo pode se aplicar a um átomo com um elétron extra (íon negativo).

Ionizar - o processo de remoção de elétrons de átomos ou moléculas para que não sejam mais eletricamente neutros. Os raios alfa, beta e gama ionizam os átomos da matéria com a qual interagem.

Isóbaro - Nuclídeos com números diferentes de prótons e nêutrons, mas com o mesmo número total de prótons mais nêutrons, ou seja, o mesmo número de massa atômica.

Isômero - Um núcleo que se encontra em um estado excitado de longa duração (chamado estado isomérico ou estado metaestável). Certos núcleos podem permanecer em tais estados excitados devido a certas propriedades quânticas que lhes proíbem de descer a um nível de energia inferior emitindo raios gama.

Isotones - Nuclídeos com o mesmo número de nêutrons mas números diferentes de prótons.

Isótopo - Todos os nuclídeos de um determinado elemento (tendo o mesmo número de prótons) mas com números diferentes de nêutrons são conhecidos como isótopos desse elemento. Assim, ¹²C e ¹⁴C são diferentes isótopos do carbono.

Desvio isotópico - o espectro óptico de um átomo depende quase inteiramente dos elétrons fora do núcleo, mas o tamanho do núcleo tem um efeito pequeno mas mensurável. Isso significa que medições cuidadosas dos espectros ópticos dos átomos nos permitem medir o tamanho do núcleo. Isso é muito útil para núcleos que vivem por tempo insuficiente para que medições baseadas em espalhamento de elétrons sejam realizadas.

Léptons - Uma das duas classes de partículas elementares na natureza. Incluem o elétron, múon e partícula tau, juntamente com seus neutrinos correspondentes.

Acelerador linear - um acelerador para partículas carregadas em que as partículas recebem uma série de impulsos ao longo de uma longa câmara de vácuo reta por campos elétricos oscilatórios.

Número mágico - números específicos de prótons ou nêutrons levam a núcleos com maior estabilidade em comparação com os núcleos vizinhos. Para nêutrons esses números são 2, 8, 20, 28, 50, 82 e 126. São os mesmos para prótons, exceto que nenhum núcleo com 126 prótons é conhecido.

Defeito de massa - a diferença entre a massa de um núcleo e a soma das massas de todos os seus núcleons quando os núcleons não estão ligados. Note que a massa em repouso total dos produtos de decaimento é menor do que a massa em repouso do núcleo que decai; isso é chamado às vezes de decremento de massa.

Número de massa - símbolo A, o número total de prótons e nêutrons em um núcleo. A=N+Z, onde N é o número de nêutrons e Z é o número de prótons.

Méson - partícula subatômica que pode ser considerada como o portador da força nuclear forte entre os núcleons nos núcleos. Existem vários tipos de mésons e podem ser neutros, positivos ou negativamente carregados. Sabe-se agora que os mésons são, como os núcleons, eles próprios compostos de quarks. Mas ao contrário dos núcleons, que são compostos de três quarks, os mésons contêm um quark e um antiquark.

Neutrino - uma partícula muito leve emitida durante o decaimento beta. Seu nome significa 'pequeno neutro' e até recentemente se pensava que não tinha massa alguma (como o fóton). Sabe-se agora que existem três tipos de neutrinos, juntamente com suas antipartículas correspondentes, mas é o mais leve destes que é emitido pelos núcleos.

Nêutron - O outro constituinte, juntamente com os prótons, dos núcleos; tem uma massa ligeiramente maior que o próton, mas é eletricamente neutro. Os nêutrons não conseguem sobreviver por muito tempo fora do núcleo e sofrem decaimento beta, ou seja, se transformam em prótons e antineutrinos, após cerca de dez minutos.

Estrela de nêutrons - o corpo compacto remanescente quando uma estrela gigante morre em uma explosão de supernova. Tem aproximadamente a mesma densidade de um núcleo. Muitos experimentos visam entender suficientemente as propriedades da matéria nuclear em altas pressões para nos permitir compreender as estrelas de nêutrons.

Matéria nuclear - de forma ampla, a 'substância' dos núcleos. É porque a matéria nuclear é incompressível que a densidade de prótons e nêutrons no centro dos núcleos é praticamente a mesma para todos os núcleos, exceto os mais leves. Pelo mesmo motivo, as estrelas de nêutrons têm aproximadamente a mesma densidade que encontramos no centro dos núcleos.

Núcleon - termo geral para um próton ou nêutron.

Nuclídeo - Um núcleo com um determinado número de prótons e nêutrons. Existem cerca de 7000 nuclídeos possíveis diferentes, dos quais apenas várias centenas são estáveis.

Deformação oblata - A deformação de uma esfera obtida comprimindo dois lados juntos. A Terra é ligeiramente oblata, pois está um pouco achatada nos polos, tornando o equador ligeiramente mais longo do que seria se a Terra fosse uma esfera perfeita.

Fotomultiplicador - um detector de fótons muito sensível, capaz de medir a energia em um pulso de luz muito fraco. Faz parte de um detector de cintilação para medir raios gama. O pulso de luz é gerado como uma cintilação.

Fóton - uma única partícula de luz. Einstein propôs em 1905 que a luz viesse em pacotes ou quanta de luz, como explicação para o efeito fotoelétrico, pelo qual a luz pode arrancar elétrons da superfície de um metal. Juntamente com o trabalho de Max Planck, isso marcou o início da antiga teoria quântica em que a luz é considerada como composta de grupos discretos. Mais tarde, percebeu-se que esses pacotes de energia luminosa tinham as mesmas características das partículas, como aparecer em um único ponto nos detectores, e passaram a ser conhecidos como fótons.

Píon - O méson mais leve, com massa de pouco mais de um oitavo da massa do núcleon.

Pósitron - A antipartícula do elétron. Tem a mesma massa do elétron, mas com carga elétrica oposta (positiva). A radiação beta dos núcleos consiste em elétrons ou pósitrons juntamente com os neutrinos (quase) indetectáveis.

Deformação prolata - A deformação de uma esfera na forma de uma 'bola de rugby' ou 'bola de futebol americano'. Isso pode ser conseguido com um balão, por exemplo, puxando dois pontos em lados opostos da superfície do balão.

Próton - Um dos constituintes dos núcleos e o único constituinte do núcleo mais leve, o hidrogênio. Tem uma carga positiva da mesma magnitude que a carga negativa de um elétron, e uma massa quase duas mil vezes mais pesada que o elétron. Todo átomo neutro contém tantos prótons em seu núcleo quantos elétrons orbitam do lado de fora.

Mecânica quântica - O conjunto de leis físicas que governa o comportamento do mundo subatômico. Começou com as ideias de Max Planck e Albert Einstein no início do século XX e foi desenvolvido numa teoria matemática completa em meados da década de 1920 por Niels Bohr, Erwin Schrödinger e Werner Heisenberg. Outros físicos como Paul Dirac, Max Born e Wolfgang Pauli fizeram contribuições importantes. Embora a mecânica quântica seja a teoria mais bem-sucedida da ciência, sustentando grande parte da física moderna, química, eletrônica e ciência dos materiais, suas previsões permanecem estranhas e contraintuitivas, especialmente quando encontradas pela primeira vez.

Quark - partícula componente de próton, nêutron, mésons e outros hádrons. Não podem existir isolados, fora dos hádrons. O próton consiste em dois quarks 'up', cada um com carga positiva de magnitude 2/3 da carga de um elétron, e um quark 'down', com carga negativa de 1/3 da carga de um elétron; o nêutron tem dois quarks down e um up, tornando-o uma partícula neutra.

Plasma de quarks-glúons - quando a matéria nuclear é aquecida a alta temperatura e submetida a enorme pressão, como acontece em colisões de muito alta energia entre núcleos pesados, as fronteiras entre os núcleons desaparecem e os quarks e glúons dentro deles formam uma espécie de sopa. O Universo passou brevemente por uma fase de quarks-glúons antes que prótons e nêutrons emergissem após o Big Bang.

Cintilação - o flash de luz quando uma partícula nuclear ou raio gama atinge certas substâncias.

Contador de cintilação - um detector de partículas em que a luz das cintilações é detectada e medida com fotomultiplicadores.

Gráfico de Segré - um gráfico dos núcleos dispostos (geralmente) com o número de prótons no eixo vertical e o número de nêutrons no eixo horizontal. Em geral, o quadrado neste gráfico que corresponde a valores específicos de N e Z indicará as propriedades fundamentais daquele núcleo específico, como sua radioatividade.

Detector de silício - os detectores modernos de partículas carregadas são baseados no fato de que tais partículas causam sinais elétricos quando passam por eles ou são absorvidas. Tais detectores permitem medir com precisão as energias e direções das partículas produzidas em reações nucleares.

Spallation - quando um próton de muito alta energia ou outro projétil atinge um núcleo, é provável que ele se quebre, produzindo uma série de núcleos mais leves. Acredita-se que núcleos como o ⁶Li tenham sido produzidos em reações de spallation no espaço interestelar.

Espectrômetro - um instrumento que separa a radiação nos seus diferentes comprimentos de onda (ou frequências). Como cada núcleo ou cada átomo diferente irradia diferentes conjuntos de comprimentos de onda, um espectrômetro nos permite identificar quais átomos ou núcleos estão presentes em uma amostra. Além disso, o padrão específico de comprimentos de onda fornece informações vitais sobre o átomo ou núcleo do qual foi irradiado.

Espectro - Uma representação mostrando como a intensidade (ou brilho) da radiação eletromagnética de uma determinada fonte depende do seu comprimento de onda. Também se refere à banda de cores que vemos quando a luz ou outra radiação é separada de acordo com a frequência (ou comprimento de onda); o exemplo mais familiar é o espectro de arco-íris da luz visível.

Fissão espontânea - O processo pelo qual um núcleo pesado com excesso de nêutrons se divide aproximadamente ao meio em dois núcleos mais leves. Tal processo é um tipo de decaimento radioativo e ocorre sem que o núcleo precise absorver nêutrons excedentes para induzi-lo à fissão, como seria necessário em um reator nuclear.

Núcleos superpesados - núcleos com Z na região de 110 ou acima.

Supernova, tipo Ia e tipo II - Uma supernova é a explosão catastrófica de uma estrela na qual ela emite brevemente tanta radiação quanto todas as estrelas de sua galáxia. Uma supernova tipo Ia ocorre quando matéria da companheira de uma estrela anã branca deposita matéria suficiente sobre a anã branca até que ela exceda a massa máxima que tal estrela pode ter. Uma supernova tipo II ocorre quando o combustível nuclear em uma estrela gigante está esgotado. A pressão de radiação das reações nucleares não pode mais sustentar a estrela, então ela colapsa para dentro. Ela então ricocheteaa para fora como resultado da incompressibilidade da matéria nuclear, liberando enormes quantidades de energia, um fluxo de neutrinos e muita matéria no espaço. Muitos elementos dos quais somos feitos nós e o sistema solar foram produzidos em explosões de supernova bilhões de anos atrás.

Síncrotron - desenvolvido a partir do cíclotron para energias muito mais altas e envolvendo um caminho circular em vez de espiral. Os síncrotrons podem acelerar partículas carregadas para velocidades muito próximas à da luz.

Teoria da relatividade - A teoria especial de Einstein é baseada em duas ideias; (I) que a velocidade da luz no vácuo é sempre a mesma, não importa quão rápido você esteja se movendo em relação à fonte de luz, e, (II) as leis da física são as mesmas independentemente de quão rápido seu laboratório esteja se movendo a uma velocidade constante. Uma consequência é que massa m e energia E são equivalentes, e que E=mc².

Tokamak - um aparelho para produzir fusão nuclear na Terra. Consiste em uma câmara de vácuo na forma de um toro juntamente com grandes ímãs para manter os íons interagentes em trajetórias fechadas através do vácuo.

Tunelamento (quântico) - a mecânica quântica permite que as partículas apareçam no outro lado de barreiras que, de acordo com a física antes da mecânica quântica, elas não teriam energia para superar. Este 'tunelamento quântico' controla coisas como o decaimento alfa e permite a fusão de núcleos leves nas estrelas, permitindo que estrelas como o Sol brilhem por bilhões de anos.

Princípio da incerteza - Uma das ideias fundamentais da teoria quântica, primeiro expresso pelo físico alemão Werner Heisenberg, que afirma que para qualquer objeto certos pares de propriedades, como posição e momento, não podem ser conhecidos com precisão ao mesmo tempo. No entanto, esta característica não é resultado da inevitável 'falta de habilidade' de nosso aparelho de medição quando se trata de objetos subatômicos, mas é inerente aos próprios objetos.

Dualidade onda-partícula - O conceito quântico pelo qual tanto a matéria quanto a radiação devem ser consideradas em seu nível mais fundamental como tendo às vezes propriedades de onda e às vezes propriedades de partícula. Por exemplo, elétrons e fótons se comportam às vezes como partículas e às vezes como ondas.

Comprimento de onda - A distância entre dois picos (ou vales) consecutivos de uma onda e é inversamente proporcional à frequência da onda. Para a radiação eletromagnética, o comprimento de onda é igual à velocidade da luz dividida pela frequência.

Raio X - Uma forma de radiação eletromagnética com comprimentos de onda mais curtos que o ultravioleta, mas mais longos que os raios gama. Como o comprimento de onda da radiação está relacionado à energia, isso significa que os fótons de raios X são menos energéticos do que os fótons de raios gama. No entanto, não há uma linha divisória nítida entre os dois. Os raios X têm comprimentos de onda variando entre cerca de 10 nanômetros até 10 picômetros.