Romania

Glosar

Accelerator liniar - Un accelerator pentru particule încărcate în care acestea primesc o serie de impulsuri de la un câmp electric de-a lungul unei direcții. Camera prin care sunt transportate particulele este vidată.

Antimaterie - Materie formată în întregime din antiparticule.

Antiparticulă - Particulă subatomică un fel de imagine în oglindă a unei particule, în sensul că proprietățile ei sunt inversate. De exemplu, antiprotonul are aceeași masă ca și protonul dar sarcină negativă. Când particulele și antiparticulele se întâlnesc se anihilează într-o explozie de energie. În mod similar o particulă și o antiparticulă pot fi create din energie pură. Anti-electronul este cunoscut și sub numele de pozitron și are sarcină pozitivă de aceeași magnitudine ca electronul dar de semn schimbat.

Barioni - Hadroni compuși din trei cuarci. Cei mai ușori barioni sunt protonii și neutronii. Hadronii mai grei precum particula delta sunt instabili. Barionii și mezonii (particule ce conțin doar un cuarc și un anti-cuarc) sunt cele două tipuri de hadroni cunoscute.

Camera cu bule - Un dispozitiv de relevare a traiectoriilor particulelor încărcate ce trec printr-un lichid `suprasaturat'. În anumite condiții un lichid, de exemplu lichidul de hidrogen, poate fi încălzit deasupra punctului de fierbere atunci când este într-o concentrație foarte pură. O particulă încărcată trecând prin acest lichid suprasaturat va crea bule în punctele de trecere în care ionizează lichidul.

Camera cu ceață - Dispozitiv experimental de detectare a traiectoriilor particulelor încărcate pe principiul vaporilor de apă saturați. Există o cantitate maximă de vapori de apă ce se poate afla în aer, în anumite situații această limită poate fi depășită. Prin trecerea unei particule încărcate prin acest mediu se produc de-a lungul traiectoriei picături de apă prin ionizarea vaporilor.

Captura electronică - Procesul prin care un electron este absorbit de nucleu și prin combinare cu un proton produce un neutron și un neutrino.

Ciclotron - Un accelerator pentru particulele încărcate în care acestea urmează o orbită spiralată sub acțiunea unui câmp magnetic într-o cameră vidată. Particulele primesc impulsuri de la un câmp electric.

Cuarc - Particule componente pentru protoni, neutroni, mezoni și alți hadroni. Aceștia nu pot exista izolați în afara hadronilor. Protonul este format din doi cuarci 'up' fiecare cu sarcină pozitivă de 2/3 din sarcina unui electron și un cuarc 'down' cu sarcină negativă, 1/3 din sarcina unui electron. Neutronul este format din doi cuarci down și un cuarc up, având o sarcină totală zero.

Defect de masa - Diferența de masă dintre un nucleu și suma maselor nucleonilor constituenți în stare nelegată. De reținut ca masa totală de repaus a produșilor de reacție este mai mică decât masa de repaus a nucleului care se dezintegrează; aceasta este numită și descreșterea masei.

Deformare oblată - Deformare a sferei obținută prin comprimarea acesteia din două direcții opuse. Pământul are o formă oblată ușor comprimată la poli astfel încât ecuatorul este mai lung decât dacă Pământul ar avea forma sferică perfectă.

Deformare prolată - Deformare a sferei în forma unei mingi de rugbi. Aceasta se obține, spre exemplu, prin alungirea unui balon sferic trăgând de două capete în direcții opuse.

Deplasare izotopică - Spectrul optic al unui atom depinde aproape în întregime de învelișul electronic exterior nucleului, dimensiunea nucleului are însă un efect mic dar măsurabil. Astfel prin măsurarea atentă a spectrelor optice ale atomilor se pot măsura dimensiunile nucleului. Această metodă este importantă în cazul nucleelor instabile care trăiesc un timp prea mic pentru a folosi metoda uzuală pe baza împrăștierii electronilor.

Detector de siliciu - Detectorii moderni de particule încărcate se bazează pe proprietatea acestora de a induce semnale electrice când trec prin materie sau sunt absorbiți de aceasta. Acești detectori permit măsurarea energiei și a direcției particulelor produse în reacțiile nucleare.

Dezintegrare beta - Proces guvernat de forța nucleară slabă prin care protonii și neutronii se transformă unii într-alții. În dezintegrarea beta a unui neutron sunt produși un proton, un electron și un antineutrino. Un neutron liber se poate dezintegra beta deoarece masa acestuia este mai mare decât suma maselor protonului și electronului. Un proton se poate dezintegra beta doar în interiorul unui nucleu cu exces de energie și produce un neutron, un pozitron și un neutrino; dezintegrările beta ale protonilor au loc în nuclee cu exces de protoni.

Difracție - Proprietate a undelor de a se împrăștia când întâlnesc un obstacol. Modul de împrăștiere depinde de frecvența undelor și dimensiunile obstacolului.

Dualitate undă-particulă - Concept cuantic prin care materia și radiația este privită la nivel fundamental ca având proprietăți specifice undelor cât și particulelor. De exemplu, electronii și fotonii se comportă atât ca particule cât și ca unde.

Electron - Prima particulă elementară care a fost descoperită. Aparține unei clase de particule numite leptoni. Electronii sunt particule foarte ușoare, încărcate electric cu sarcină negativă și intră în componența atomilor în învelișul nucleelor. Electronii au o masă de 9x10-31kg, reprezentând a două mia parte din cel mai ușor atom, cel de hidrogen. Ele sunt considerate particule punctuale cu dimensiune zero. Aceștia sunt purtătorii de electricitate din metale.

Fotomultiplicator - Detector foarte sensibil de fotoni capabil sa măsoare energia unui puls foarte slab. Este o componentă a unui detector cu scintilație ce măsoară radiația gama. Pulsul de lumină este generat ca o scintilație.

Foton - O singură particulă de lumină. Einstein a propus în 1905 ipoteza că lumina este emisă în pachete de lumină sau cuantă pentru a explica efectul fotoelectric prin care lumina extrage electroni de la suprafața unui metal. Împreună cu contribuția lui Max Planck acest moment marchează începutul teoriei cuantice în care lumina este considerată a fi compusă din elemente discrete. Mai târziu s-a constatat că aceste pachete de lumină prezintă aceleași caracteristici ca și particulele, fiind văzute în detector ca un singur punct. Aceste pachete au primit numele de fotoni.

Fisiune - Procesul prin care un nucleu greu se dezintegrează în două nuclee mai mici, de dimensiuni aproximativ egale și prin care se eliberează energie. De obicei, fisiunea se produce după ce nucleul fisil este stimulat prin absorbția unui neutron, dar există și procese de fisiune spontană. Fisiunea e procesul prin care se produce energie nucleară și care se desfășoară prin reacții în lant.

Fisiune spontană - Procesul prin care un nucleu greu cu un exces de neutroni se descompune în două jumătăți aproximativ egale. Acest proces e un tip de proces radioactiv și are loc fără a fi nevoie ca nucleul să absoarbă în prealabil neutroni suplimentari cum se întâmpla într-un reactor.

Frecventa - Numărul de vibrații al unui sistem oscilant care au loc într-un interval de o secundă. În cazul undelor este numărul de vârfuri de undă care trec printr-un punct fix timp de o secundă. Se măsoară în herți ( = cicluri pe secundă).

Fuziune - Procesul nuclear prin care două nuclee ușoare pot depăși bariera de repulsie electrică pentru a fuziona împreună. Acesta este însoțită de eliberarea unei cantități mari de energie și este procesul care are loc în Soare și în alte stele. Se speră ca procesul de fuziune să devină într-o zi sursa principală de energie pe Pamant.

Gluon - Particulă fără masă care există doar în interiorul hadronilor și care generează interacțiunea de atracție dintre cuarcii hadronilor ținându-i legați.

Hadroni - Toate particulele care interacționează prin intermediul forței tari. Hadronii sunt compuși din cuarci; protonii și neutronii sunt hadroni precum și mezonii.

Harta Segre - Un grafic al nucleelor în care numărul de protoni este indicat pe axa verticală, iar numărul de neutroni pe axa orizontală. Fiecare celulă corespunde unei valori particulare pentru N și Z și sunt marcate proprietățile cheie ale nucleului respectiv cum ar fi radioactivitatea.

Interferența - Proprietate a undelor ca la intersecția lor să se suprapună și sa formeze distribuții de maxime (maximele fiecărei unde se combină) și minime (maximele fiecărei unde se anihilează). Aceste distribuții de lumină și întuneric ne permit sa obținem informații despre tipul de undă și mediul în care are loc interferența.

Ion - Un atom sau o moleculă care nu mai este neutră din punct de vedere electric prin pierderea unui electron sau mai mulți. Termenul se aplicî și atomilor care acceptă extra electroni (ioni negativi).

Ionizare - Procesul prin care atomii sau molecule pierd electroni și capătă astfel sarcină electricaâă. Radiațiile alfa, beta și gama ionizează atomii substanțelor cu care interacționează.

Izobar - Nuclizi cu numere diferite cu numere diferite de protoni și neutroni dar a căror sumă este aceeași, adică au aceeași număr atomic de masă.

Izomer - Un nucleu într-o stare excitată (stare izomerică sau metastabilă) și cu un timp mare de viață. Astfel de nuclee pot rămâne în starea excitată datorită regulilor cuantice care nu permit tranzițiile pe stările inferioare prin emisia de radiații gama.

Izoton - Nuclizi cu același număr de neutroni, dar număr diferit de protoni.

Izotop - Nucleele din aceeași specie (același număr de protoni) dar cu număr diferit de neutroni sunt cunoscute sub numele de izotopi ale unui element. Astfel 12C și 14C sunt izotopi diferiți ai carbonului.

Leptoni - Una din cele două clase în care se clasifică particulele elementare din natură. Sunt incluse aici electronul, miuonul și taonul precum și neutrii asociați.

Linii de drip - Sunt linii pe harta Segre care mărginesc zona de stabilitate a nucleelor. Numele de "drip" (picurare) este dat de asemănarea cu acest fenomen de picurare. Atunci când un nucleu are mai mulți nucleoni și se află în afara zonei de stabilitate pierde cantitatea de suplimentară de nucleoni pentru a reveni în regiunea stabilă.

Lungime de undă - Distanța dintre două maxime (sau minime) a unei unde, este invers proporțională cu frecvența undei. Pentru radiația electromagnetică, lungimea de undă este egală cu viteza luminii împărțită la frecvență.

Materie nucleară - În sens larg este materia din care sunt formate nucleele. Datorită incompresibilității materiei nucleare densitatea de protoni și de neutroni din centrul nucleelor este aproximativ aceeași cu excepția nucleelor foarte ușoare. Din același considerent densitatea în stelele neutronice este similara cu cea din centrul nucleelor.

Mecanică cuantică - Setul de legi fizice care guvernează fenomenele subatomice. Domeniul a început la începutul secolului douăzeci cu ideile lui Max Planck și Albert Einstein și care au fost transformate într-o teorie matematică la mijlocul anilor 1920 de Niels Bohr, Erwin Schrodinger [Editor, o-umlaut] și Werner Heisenberg. Alți fizicieni precum Paul Dirac, Max Born sau Wolfgang Pauli au adus contribuții semnificative. În timp ce mecanica cuantică a devenit una din teoriile cu cel mai mare succes fiind la baza fizicii moderne, chimiei, electronicii și științei materialelor, predicțiile ei rămân stranii, contra intuitive, în special pentru cei care aud prima dată despre ele.

Mezon - Particulă subatomică ce poate fi considerată purtătoarea forței tari dintre nuclee. Sunt mai multe tipuri de mezoni și acestea pot avea sarcini pozitive, negative sau pot fi neutre. Mezonii ca și nucleonii sunt compuși din cuarci, dar spre deosebire de aceștia care sunt formați din trei cuarci, mezonii conțin un cuarc ci un anti-cuarc.

Neutrin - Particulă foarte ușoară emisă în dezintegrarea beta. Numele ei înseamnă particulă neutră ușoară și care până recent se credea că nu are masă (similar cu fotonul). Se cunoaște existenta a trei tipuri de neutrini și a anti particulelor lor corespunzătoare, dintre acestea doar neutrinii electronici sunt emiși de nuclee.

Neutron - Constituent al nucleului alături de proton; are masa ușor mai mare decât a protonului și este neutru din punct de vedere electric. Neutronii sunt instabili în afara nucleului și se dezintegrează beta (într-un proton, electron și un antineutrino) în aproximativ zece minute.

Nivele de energie - Nivelele de energie (cuantice) discrete pe care un nucleu le poate avea. Fiecare tip de nucleu are o distribuție proprie a nivelelor de energie. Atomii și moleculele au de asemenea un spectru caracteristic de nivele energetice.

Nucleu boromeic - Un anumit tip de nuclee instabile care interacționează ca și cum ar fi format din trei componente. Cea mai mare parte a nucleului este format din miez, în timp ce doi nucleoni (de obicei neutroni) plutesc în jurul acestuia. Acești trei constituenți (miezul și cei doi nucleoni) sunt legați împreună foarte slab de către forța nucleară tare astfel încât atunci când unul dintre ei este îndepărtat forța dintre cei doi constituenți rămași este prea slabă pentru a-i ține legați în continuare și se despart. Acest comportament este neobișnuit în natură. Termenul de boromeic vine din matematică din teoria nodurilor în care inelele boromeice sunt astfel legate încât fiecare dintre inele le ține pe celelalte două. Exemple de nuclee boromeice sunt 6He, 11Li și 14Be care sunt în același timp și nuclee halou.

Nuclee halou - Un tip de nuclee exotice descoperite la mijlocul anilor 1980 care au considerabil mai mulți neutroni decât izotopul stabil al acelui element. De multe ori rezultă o configurație în care unul sau doi neutroni sunt foarte slab legați de restul nucleonilor și care în mare parte orbitează dincolo de limita la care forța tare cu restul nucleului acționează. Asemenea nuclee sunt foarte instabile și există doar datorită caracterului și regulilor cuantice. Exemple de nuclee halou cu un singur neutron sunt 11Be și 12C, cele cu doi neutroni suplimentari tind sa aibă și caracter boromeic. Nuclee în care haloul e format de protoni există de asemenea (de exemplu 8B), dar în cazul lor repulsia electrică datorată sarcinii trebuie compensată de forța tare astfel încât distanța la care se află haloul de nucleu este mai mică.

Nuclee supergrele - Nuclee cu cu numărul atomic Z în jurul valorii 110 sau mai mare.

Nucleon - Termen general pentru proton sau neutron.

Nuclid - Un nucleu cu un număr dat de neutroni și protoni. Există aproximativ 7000 de nuclizi posibili, numai câteva sute dintre aceștia sunt stabili.

Număr atomic - simbol Z, numărul de protoni dintr-un nucleu. Este, de asemenea, egal și cu numărul de electroni într-un atom neutru. Pentru ca sarcina totală a unui atom să fie zero numărul electronilor din învelișul exterior trebui să fie egal cu cel al protonilor din nucleu.

Număr de masa - simbol A, numărul total de protoni și neutroni dintr-un nucleu. A=N+Z, unde N este numărul de neutroni, iar Z este numărul de protoni.

Număr magic - Valori particulare pentru numărul de protoni sau neutroni la care nucleul capătă o stabilitate mai mare decât nucleele vecine. Pentru neutroni aceste numere sunt 2, 8, 20, 28, 50, 82 și 126. Pentru protoni sunt aceleași numere magice cu excepția numărului 126 pentru care nu a fost descoperit nucleul corespunzător.

Numărător cu scintilație - Un detector de particule în care lumina emisă în scintilații este detectată și măsurată de către fotomultiplicatori.

Particula alfa - Nucleul atomului de heliu format din doi protoni și doi neutroni. Este un nucleu foarte stabil și este emis de către nucleele mai grele în procesul numit dezintegrare alfa. Particulele alfa au fost descoperite înainte de a fi cunoscută structura acestora de protoni și nucleoni. În același timp ele sunt și atomi de heliu dublu ionizați, adică fără cei doi electroni.

Particula delta - Particulă ce poate fi considerată ca stare excitată a unui nucleon cu o masă ceva mai mare.

Pion - Cel mai ușor mezon, masa este aproximativ egală cu o optime din masa unui nucleon.

Plasma cuarc-gluon - Când materia nucleară este supusă la temperaturi și presiuni înalte cum se întâmplă în ciocnirile de energii înalte între nucleele grele, granița dintre nucleoni dispare și cuarcii și gluonii formează un fel de supă. Universul după Big Bang a trecut printr-o fază de cuarci și gluoni înainte de formarea protonilor și neutronilor.

Pozitron - Antiparticula electronului. Are aceeași masa ca și electronul dar sarcină electrică diferită. Radiația beta a nucleelor constă din electroni sau pozitroni împreună cu neutrinii (particule foarte greu detectabile).

Principiu de incertitudine - Una din ideile fundamentale din mecanica cuantică, prima dată exprimată de filozoful german Werner Heisenberg, prin care anumite proprietăți ale obiectelor, cum ar fi poziția și impulsul, nu pot pot fi cunoscute precis la același moment de timp. Aceasta trăsătură nu este o limitare a dispozitivelor noastre experimentale ci este o trăsătură inerentă a lumii cuantice.

Proton - Unul din constituenții nucleului și cel care formează nucleul hidrogenului. Are sarcina pozitivă de aceeași mărime cu sarcina electronului care este însă negativa și are o masa de aproximativ de două mii de ori mai mare decât acesta. Fiecare atom neutru conține același număr de protoni în nucleu cați electroni sunt în învelișul atomului.

Radiație electromagnetică - Toate radiațiile care se auto-propagă prin variația câmpului electric și magnetic. Toate radiațiile electromagnetice se declanșează în vid cu aceeași viteză, viteza luminii. Lumina, undele radio, ultraviolete, undele gama sau radiația infraroșie sunt în mod fundamental identice diferența fiind de frecvență și lungime de undă. Efectele diferite ale acestora asupra materiei se datorează diferențelor de frecvenăe și de energie transportată.

Radiație beta - Numele vechi dat electronilor și pozitronilor emiși de nuclee în dezintegrarea beta.

Radiație gama - Un foton de energie mare (cuantă de lumina) eliberat de un nucleu atomic atunci când acesta se află într-o stare excitată instabilă. Razele gama pot fi, de asemenea, absorbite de către nuclee care astfel devin excitate.

Radiație X - O formă de radiație electromagnetică cu lungimi de undă mai scurte decât radiația ultravioleta și mai lungă decât radiația gama. Cum lungimea de undă este invers proporțională cu energia rezultă că fotonii din radiația X sunt mai puțin energetici decât fotonii din radiația gama, nu există însă delimitare precisă între cele două domenii energetice. Radiația X are o lungime de undă de la 10 nanometri până la valori de 10 picometri.

Reacție în lanț - Când într-un nucleu de uraniu este indusă fisiunea prin absorbția unui neutron sunt eliberați mai multi neutroni. Aceștia la rândul lor pot induce fisiune în alte nuclee de uraniu care vor multiplica numărul de neutroni și respectiv de nuclee ce iau parte la fisiune. Acest proces de multiplicare se numește reacție nucleară în lant.

Scintilație - Lumina emisă când o particulă nucleară sau o radiație gama trec printr-o anumită substanță.

Sincrotron - Dezvoltat din ciclotron pentru a atinge energii mult mai mari, implică o traiectorie circulară a particulelor spre deosebire de cea în spirală la ciclotron. Sincrotroanele pot accelera particulele încărcate până aproape de viteza luminii.

Spalație - Când un proton cu energie mare sau alt proiectil ciocnește un nucleu îl poate sparge producând o serie de nuclee mai ușoare. Nuclee precum 6Li se crede că au fost produse în reacții de spalație în spațiul interstelar.

Spectrometru - Un aparat care separă radiația electromagnetică după lungimea de undă (sau frecvență). Nucleele și atomii emit radiații caracteristice, iar spectrometrul ne permite sa identificăm tipurile de nuclee și atomi prezente.

Spectru - Reprezentare a intensității (strălucirii) radiației electromagnetice a unei surse după lungimea de undă. De asemenea se referă la benzile de culori pe care le vedem când lumina este separată în funcție de lungimea de undă. Exemplul cel mai familiar îl reprezinta spectrul curcubeului în lumină vizibilă.

Stare excitată - Orice nivel de energie al unui nucleu ce se află deasupra nivelului de stare fundamentală.

Stare fundamentală - Cea mai de jos stare energetică a unui nucleu (sau atom).

Stea neutronică - Nucleu compact care rămâne în urma unei stele gigant ce suferă o explozie de supernovă. Multe experimente sunt îndreptate în înțelegerea proprietăților nucleare ale materiei la presiuni înalte pentru a explica stelele neutronice.

Supernovă, tip Ia și tip II - O supernovă este fenomenul de explozie al unei stele care pentru scurt timp emite la fel de multă radiație precum toate celelalte stele din galaxia sa. Tipul Ia de supernovă are loc atunci când o stea pitică albă este alimentată cu materie din jur peste masa maximă pe care o astfel de stea ar putea sa o aibă. Tipul II are loc atunci când o stea gigantică termină combustibilul nuclear. Presiunea datorată radiației nu mai poate echilibra presiunea gravitațională astfel încât steaua colapsează rapid. Unda de șoc se reflectă atunci când materia ajunge la limita compresibilității nucleare și expulzează cantități mari de energie, neutrini și materie. Multe elemente din care noi și sistemul solar suntem făcuți au fost produse în explozii de supernovă cu miliarde de ani în urma.

Teoria relativității - Teoria relativității restrânse a lui Einstein are la baza două idei; (I) viteza luminii în vid este aceeași indiferent de viteza relativă cu care se mișcă sursa de lumina și (II) legile fizicii sunt aceleași în orice sistem de referință inerțial (care se mișcă cu viteza constantă). O consecință a teoriei este că masa și energia sunt echivalente și că E=mc2.

Timp de înjumătățire - Intervalul de timp după care jumătate din nucleele radioactive, dintr-un număr mare de nuclee, s-au dezintegrat.

Tokamak - Un dispozitiv experimental pentru producerea fuziunii. Constă dintr-o cameră vidată în forma de tor împreună cu o serie de magneți ce au rolul de a ține particulele pe traiectorii închise în interiorul camerei vidate.

Tunelare (cuantică) - Mecanica cuantică permite particulelor dintr-o parte a unei bariere sa treacă în partea cealaltă chiar și în condițiile în care energia acesteia nu e suficientă pentru escaladarea barierei și fizica clasică interzice asemenea procese. Aceasta `tunelare cuantică' este la baza dezintegrării alfa, permite fuziunea nucleelor în stele și arderea stelelor precum soarele pentru miliarde de ani.

Unitate atomică de masă (uam) - Unitate convențională în care este exprimată masa nucleului. Este definită ca a douăsprezecea parte din masa atomului de carbon, 12C. Masa unui nucleu în uam este aproximativ egală cu numărul atomic de masă al unui nucleu.

Valea de energie (nucleară) - Nu toate nucleele au aceeași energie per nucleon. Dacă nucleele sunt aranjate într-un grafic de tip Segre în funcție de N și de Z și o linie proporțională cu energia per nucleon este ridicată deasupra fiecărei poziții din grafic, vârfurile acestor segmente vor forma o suprafață sub forma de vale. Nucleele mai stabile se vor afla la baza văii, în timp ce nucleele poziționate mai sus vor suferi transformări radioactive și vor coborî spre interiorul văii.