Alfapartikel – Heliumatomets kerne, som indeholder to protoner og to neutroner. Det er en meget stabil kerne, som udsendes i ét stykke fra mange tungere kerner i en proces, der kaldes alfahenfald. Man kendte alfapartikler, før man forstod, at de bestod af protoner og neutroner. De er også dobbelt ioniserede heliumatomer, dvs. heliumatomer, hvor begge elektroner er fjernet.

Antistof – stof, der udelukkende består af antipartikler.

Antipartikel – en type subatomar partikel, der er som et spejlbillede af den oprindelige partikel, idet mange af dens vigtigste egenskaber er vendt om. Antiprotonen har for eksempel samme masse som protonen, men er negativt ladet. Når partikler og deres tilsvarende antipartikler mødes, annihilerer de hinanden i et udbrud af energi. På samme måde kan et par af en partikel og en antipartikel skabes ud af ren energi. Antielektronen kaldes en positron og har en positiv ladning, der er lige så stor som elektronens negative ladning.

Atommasseenhed (u) – den gængse enhed til at angive kerners masse. Den er en tolvtedel af massen af et neutralt kulstofatom, ¹²C. En kernes masse i atommasseenheder svarer omtrent til kernens massetal.

Atomnummer – symbol Z, antallet af protoner i en kerne. Også det samlede antal elektroner i et neutralt atom, da antallet af elektroner uden for kernen skal være lig med antallet af protoner i kernen, hvis ladningerne skal gå lige op.

Baryoner – hadroner, der består af tre kvarker. De letteste baryoner er protonerne og neutronerne. Tungere hadroner, som deltapartiklen, er ustabile. Baryoner og mesoner (som kun indeholder en kvark og en antikvark) udgør de to typer hadroner.

Betahenfald – den proces, styret af den svage kernekraft, hvorved protoner og neutroner kan omdannes til hinanden. Når en neutron henfalder ved betahenfald, udsendes en elektron og en antineutrino. En fri neutron kan betahenfalde, fordi dens masse er større end summen af protonens og elektronens masse. En proton kan kun betahenfalde inde i en kerne med overskydende energi og bliver da til en neutron, idet der udsendes en positron og en neutrino; det sker i kerner med et overskud af protoner.

Betastråler – det gamle navn for de elektroner eller positroner, der udsendes fra kerner ved betahenfald.

Borromæisk kerne – en bestemt type ustabil kerne, der opfører sig, som om den består af tre adskilte dele; hovedparten af kernen udgør en kerne (core), mens to nukleoner (som regel neutroner) ‘svæver’ rundt uden for den. Disse tre bestanddele (core plus to nukleoner) holdes meget svagt sammen af den stærke kernekraft, på en sådan måde at hvis en af dem fjernes, er kraften mellem de to resterende for svag til at holde dem sammen, og de falder også fra hinanden. Denne opførsel er enestående i naturen. Betegnelsen borromæisk stammer fra det matematiske felt knudeteori, hvor de borromæiske ringe er sammenflettet, så hver af dem holder de to andre sammen. Eksempler på borromæiske kerner er ⁶He, ¹¹Li og ¹⁴Be, som alle også er halokerner.

Boblekammer – et apparat, der synliggør banerne for ladede (stærkt ioniserende) partikler, når de passerer gennem en ‘overophedet’ væske. Nogle gange kan en væske, som flydende brint, opvarmes til over sit kogepunkt, hvis den er meget ren. En ladet partikel, der passerer gennem en sådan ‘overophedet’ væske, vil imidlertid efterlade en række bobler på de steder, hvor partiklen har ioniseret væsken.

Kædereaktion – når en urankerne bringes til at spaltes ved at absorbere en neutron, udsender den selv nogle få neutroner. De kan så igen få andre kerner til at spaltes og så videre i en betydelig mængde uran. Det er en neutronkædereaktion.

Tågekammer – et apparat, der synliggør banerne for ladede (stærkt ioniserende) partikler, når de passerer gennem ‘mættet’ vanddamp. Der er en grænse for, hvor meget vanddamp luft kan indeholde, men den grænse kan nogle gange overskrides. En ladet partikel, der passerer gennem en sådan ‘overmættet’ damp, vil imidlertid efterlade en række dråber på de steder, hvor partiklen har ioniseret dampen.

Cyklotron – en accelerator for ladede partikler, hvor partiklerne holdes i en spiralformet bane i et vakuumkammer af et magnetfelt og får en række skub af et elektrisk felt.

Deltapartikel – en slægtning til nukleonen; partiklen kan opfattes som en exciteret tilstand af nukleonen med en lidt større masse.

Diffraktion – den egenskab ved alle bølger, at de breder sig ud, når de møder en forhindring. Hvor meget de breder sig, afhænger af bølgens frekvens og genstandens størrelse.

Driplinjer – grænserne på et Segrè-kort, ud over hvilke kerner ikke eksisterer. De hedder sådan, fordi det er, som om nukleoner, der sættes ind i en sådan kerne, straks drypper ud igen.

Elektromagnetisk stråling – enhver stråling, der består af selvopretholdende elektriske og magnetiske felter. Al elektromagnetisk stråling bevæger sig i vakuum med samme hastighed: lysets hastighed. Lys, radiobølger, ultraviolet stråling, gammastråling og infrarød stråling er grundlæggende det samme og adskiller sig kun ved frekvens og bølgelængde. Alle deres forskellige virkninger på stof skyldes forskellen i frekvens og dermed forskellen i fotonernes energi.

Elektron – den første elementarpartikel, der blev opdaget. Den tilhører den klasse af partikler, der kaldes leptoner. Elektroner er meget lette, negativt ladede partikler og er atomernes bestanddele uden for kernen. Elektroner har en masse på 9x10-31kg, omkring en totusindedel af massen af det letteste atom, brintatomet. De har ingen udstrækning og betragtes derfor som ‘punktpartikler’. De er bærerne af elektricitet i metaller.

Elektronindfangning – den proces, hvor en elektron absorberes af en kerne, hvor den går sammen med en proton og danner en neutron og en neutrino.

Energiniveauer – de tilladte diskrete (kvantiserede) energiværdier, en kerne kan have. Hver slags kerne har sit eget unikke mønster af energiniveauer. Atomer og molekyler har også unikke mønstre af energiniveauer.

Energidal (nuklear) – ikke alle kerner har den samme energi pr. nukleon. Hvis alle kerner ordnes efter N og Z, som på et Segrè-kort, og der rejses en linje fra hver kernes position, proportional med energien pr. nukleon, vil toppen af disse linjer danne en flade, der ligner en dal. De stabile kerner er dem, der ligger nær dalens bund. Kernerne højere oppe i dalen vil gennemgå radioaktive omdannelser, miste energi og glide ned ad dalens sider.

Exciteret tilstand – ethvert energiniveau i en kerne, der ligger over grundtilstanden.

Fission (kernespaltning) – den proces, hvor en tung kerne spaltes i to nogenlunde lige store, mindre kerner, hvorved den energi, der er bundet i den, frigøres. Som regel finder fission sted, efter at en kerne er blevet stimuleret ved at absorbere en neutron, men spontan fission findes også. Fission er den proces, der producerer kernekraft gennem kontrollerede kædereaktioner.

Frekvens – antallet af svingninger i et svingende system pr. sekund. For bølger er det antallet af bølgetoppe, der passerer et fast punkt på et sekund. Den måles i hertz (= svingninger pr. sekund).

Fusion – den kerneproces, hvor to lette kerner kan overvinde den gensidige elektriske (Coulomb-)frastødning og smelte sammen. Det ledsages af frigørelse af en stor mængde energi og er energikilden i Solen og andre stjerner. Man håber, at fusion en dag kan udnyttes som energikilde for menneskeheden på Jorden.

Gammastråler – højenergetiske fotoner (lyspartikler), der udsendes fra atomkerner, når de befinder sig i en ustabil exciteret tilstand. Gammastråler kan også absorberes af kerner, som derved bliver exciterede.

Gluon – masseløs partikel, som aldrig er set isoleret uden for hadronerne, og som skaber tiltrækningen mellem kvarkerne i hadronerne og holder dem sammen.

Grundtilstand – det laveste energiniveau i en kerne (eller et atom).

Hadroner – alle partikler, der vekselvirker via den stærke kernekraft. Hadroner består af kvarker; protoner og neutroner er hadroner, og det samme er mesonerne.

Halveringstid – den tid, hvorefter halvdelen af en stor samling af ens radioaktive kerner er henfaldet.

Halokerne – en bestemt type eksotisk kerne, der blev opdaget i midten af 1980'erne, og som har mange flere neutroner end den stabile isotop af det pågældende grundstof. Det medfører nogle gange, at de en eller to yderste neutroner er meget svagt bundet til resten af nukleonerne og derfor tilbringer meget af deres tid langt uden for rækkevidden af den stærke kernekraft, som i første omgang binder dem til resten af kernen. Sådanne kerner er meget ustabile og eksisterer kun på grund af kvantemekanikkens mærkelige regler. Eksempler på halokerner med én neutron er ¹¹Be og ¹⁹C, mens halokerner med to neutroner ofte er borromæiske. Der findes også kerner med protonhalo (som ⁸B), men i så fald betyder frastødningen mellem protonens positive ladning og resten af kernen, at protonen ikke kan bevæge sig ret langt ud, uden at den falder af. Protonhaloer er derfor som regel mindre end neutronhaloer.

Interferens – en egenskab ved bølger, hvor to bølger overlapper hinanden og danner et mønster af toppe (hvor to bølgetoppe mødes og forstærker hinanden) og dale (hvor en bølgetop møder en bølgedal, og de udsletter hinanden). Det resulterende mønster af mørke og lyse områder gør det muligt for os at lære noget om bølgerne og om det system, hvor interferensen finder sted.

Ion – et atom eller molekyle, som ikke længere er elektrisk neutralt, som regel fordi en eller flere elektroner er blevet slået løs, men betegnelsen kan også bruges om et atom med en ekstra elektron (negativ ion).

Ionisere – den proces, hvor der fjernes elektroner fra atomer eller molekyler, så de ikke længere er elektrisk neutrale. Alfa-, beta- og gammastråler ioniserer atomerne i det stof, de vekselvirker med.

Isobar – nuklider med forskelligt antal protoner og neutroner, men samme samlede antal protoner plus neutroner, dvs. samme massetal.

Isomer – en kerne, der befinder sig i en langlivet exciteret tilstand (kaldet en isomer tilstand eller en metastabil tilstand). Visse kerner kan forblive i sådanne exciterede tilstande på grund af bestemte kvanteegenskaber, der forhindrer dem i at falde ned til et lavere energiniveau ved at udsende gammastråler.

Isotoner – nuklider med samme antal neutroner, men forskelligt antal protoner.

Isotop – alle nuklider af et bestemt grundstof (med samme antal protoner), men med forskelligt antal neutroner, kaldes isotoper af grundstoffet. Således er ¹²C og ¹⁴C forskellige isotoper af kulstof.

Isotopforskydning – et atoms optiske spektrum afhænger næsten udelukkende af elektronerne uden for kernen, men kernens størrelse har en lillebitte, men målbar virkning. Det betyder, at omhyggelige målinger af atomers optiske spektre gør det muligt at måle kernens størrelse. Det er meget nyttigt for kerner, der lever for kort tid til, at man kan foretage målinger baseret på elektronspredning.

Leptoner – en af de to klasser af elementarpartikler i naturen. De omfatter elektronen, myonen og taupartiklen samt deres tilsvarende neutrinoer.

Lineær accelerator – en accelerator for ladede partikler, hvor partiklerne får en række skub ned gennem et langt, lige vakuumkammer af oscillerende elektriske felter.

Magiske tal – bestemte antal protoner eller neutroner giver kerner med øget stabilitet sammenlignet med nabokernerne. For neutroner er disse tal 2, 8, 20, 28, 50, 82 og 126. De er de samme for protoner, bortset fra at man ikke kender nogen kerne med 126 protoner.

Massedefekt – forskellen mellem en kernes masse og summen af masserne af alle dens nukleoner, når nukleonerne ikke er bundet. Bemærk, at henfaldsprodukternes samlede hvilemasse er mindre end den henfaldende kernes hvilemasse; det kaldes nogle gange massetabet.

Massetal – symbol A, det samlede antal protoner og neutroner i en kerne. A=N+Z, hvor N er antallet af neutroner, og Z er antallet af protoner.

Meson – subatomar partikel, der kan betragtes som bæreren af den stærke kernekraft mellem nukleonerne i kernerne. Der findes forskellige typer mesoner, og de kan være neutrale, positivt eller negativt ladede. Man ved nu, at mesoner ligesom nukleonerne selv består af kvarker. Men i modsætning til nukleonerne, som består af tre kvarker, indeholder mesoner en kvark og en antikvark.

Neutrino – en meget let partikel, der udsendes ved betahenfald. Navnet betyder ‘den lille neutrale’, og indtil for nylig troede man, at den slet ingen masse havde (ligesom fotonen). Man ved nu, at der findes tre typer neutrinoer samt deres tilsvarende antipartikler, men det er den letteste af dem, der udsendes af kerner.

Neutron – kernernes anden bestanddel ud over protonerne; den har en masse, der er en lille smule større end protonens, men er elektrisk neutral. Neutroner kan ikke overleve længe uden for kernen og betahenfalder, dvs. omdannes til protoner, elektroner og antineutrinoer, efter omkring ti minutter.

Neutronstjerne – det kompakte lig, der bliver tilbage, når en kæmpestjerne dør i en supernovaeksplosion. Den har stort set samme tæthed som en atomkerne. Mange eksperimenter har til formål at forstå kernestoffets egenskaber ved højt tryk så godt, at vi kan forstå neutronstjerner.

Kernestof – groft sagt det ‘stof’, kerner består af. Det er fordi kernestof ikke kan presses sammen, at tætheden af protoner og neutroner i kernernes centrum er stort set den samme for alle kerner bortset fra de allerletteste. Af samme grund har neutronstjerner stort set samme tæthed som den, vi finder i kernernes centrum.

Nukleon – fællesbetegnelse for en proton eller en neutron.

Nuklid – en kerne med et bestemt antal protoner og neutroner. Der findes omkring 7000 forskellige mulige nuklider, hvoraf kun nogle hundrede er stabile.

Oblat deformation – den deformation af en kugle, man får ved at presse to sider sammen. Jorden er en smule oblat, da den er lidt fladtrykt ved polerne, hvilket gør ækvator en smule længere, end den ville være, hvis Jorden var en perfekt kugle.

Fotomultiplikator – en meget følsom fotondetektor, der kan måle energien i en meget svag lyspuls. Den indgår i en scintillationsdetektor til måling af gammastråler. Lyspulsen dannes som en scintillation.

Foton – en enkelt lyspartikel. Einstein foreslog i 1905, at lys kommer i pakker eller lyskvanter, som en forklaring på den fotoelektriske effekt, hvor lys kan slå elektroner løs fra overfladen af et metal. Sammen med Max Plancks arbejde markerede det begyndelsen på den gamle kvanteteori, hvor lys betragtes som bestående af adskilte klumper. Senere indså man, at disse pakker af lysenergi havde de samme egenskaber som partikler, for eksempel at de optræder i et enkelt punkt i detektorer, og de blev kendt som fotoner.

Pion – den letteste meson, med en masse på lidt over en ottendedel af nukleonens masse.

Positron – elektronens antipartikel. Den har samme masse som elektronen, men modsat (positiv) elektrisk ladning. Betastrålingen fra kerner består af elektroner eller positroner sammen med de (næsten) uopdagelige neutrinoer.

Prolat deformation – deformationen af en kugle til en form som en ‘rugbybold’ eller en ‘amerikansk fodbold’. Det kan man for eksempel opnå med en ballon ved at trække i to modsatte punkter på ballonens overflade.

Proton – en af kernernes bestanddele og den eneste bestanddel i den letteste kerne, brint. Den har en positiv ladning, der er lige så stor som elektronens negative ladning, og en masse, der er næsten to tusind gange større end elektronens. Ethvert neutralt atom indeholder lige så mange protoner i sin kerne, som der er elektroner, der kredser uden for den.

Kvantemekanik – de fysiske love, der styrer den subatomare verdens opførsel. Den begyndte med Max Plancks og Albert Einsteins idéer i begyndelsen af det tyvende århundrede og blev udviklet til en fuldstændig matematisk teori i midten af 1920'erne af Niels Bohr, Erwin Schrödinger og Werner Heisenberg. Andre fysikere som Paul Dirac, Max Born og Wolfgang Pauli ydede store bidrag. Selvom kvantemekanikken er den mest succesrige teori i videnskaben og ligger til grund for meget af den moderne fysik, kemi, elektronik og materialevidenskab, er dens forudsigelser stadig mærkelige og strider mod intuitionen, især når man møder dem for første gang.

Kvark – bestanddel af protonen, neutronen, mesonerne og andre hadroner. Kvarker kan ikke eksistere isoleret uden for hadronerne. Protonen består af to ‘up’-kvarker, hver med en positiv ladning på 2/3 af elektronens ladning, og én ‘down’-kvark med en negativ ladning på 1/3 af elektronens ladning; neutronen har to down-kvarker og én up-kvark, hvilket gør den til en neutral partikel.

Kvark-gluon-plasma – når kernestof bringes op på en høj temperatur og udsættes for et enormt tryk, som det sker ved sammenstød mellem tunge kerner ved meget høje energier, forsvinder grænserne mellem nukleonerne, og kvarkerne og gluonerne i dem danner en slags suppe. Universet gennemgik meget kortvarigt en kvark-gluon-fase, før protoner og neutroner opstod efter Big Bang.

Scintillation – det lysglimt, der opstår, når en kernepartikel eller en gammastråle rammer visse stoffer.

Scintillationstæller – en partikeldetektor, hvor lyset fra scintillationer registreres og måles med fotomultiplikatorer.

Segrè-kort – et kort over kernerne, hvor (som regel) protontallet er afsat på den lodrette akse og neutrontallet på den vandrette akse. Generelt angiver de felter på kortet, der svarer til bestemte værdier af N og Z, vigtige egenskaber ved den pågældende kerne, som for eksempel dens radioaktivitet.

Siliciumdetektor – moderne detektorer for ladede partikler bygger på, at sådanne partikler skaber elektriske signaler, når de passerer igennem eller bliver absorberet. Sådanne detektorer gør det muligt at måle energierne og retningerne af de partikler, der dannes i kernereaktioner, nøjagtigt.

Spallation – når en meget højenergetisk proton eller et andet projektil rammer en kerne, vil kernen sandsynligvis blive knust, så der dannes en række lettere kerner. Man mener, at kerner som 6Li er dannet ved spallationsreaktioner i det interstellare rum.

Spektrometer – et instrument, der opdeler stråling i dens forskellige bølgelængder (eller frekvenser). Da hver kerne og hvert atom udsender forskellige sæt af bølgelængder, gør et spektrometer det muligt at bestemme, hvilke atomer eller kerner der findes i en prøve. Desuden giver det bestemte mønster af bølgelængder vigtige oplysninger om det atom eller den kerne, strålingen kommer fra.

Spektrum – en fremstilling, der viser, hvordan styrken (eller lysstyrken) af elektromagnetisk stråling fra en given kilde afhænger af bølgelængden. Betegner også det bånd af farver, vi ser, når lys eller anden stråling opdeles efter frekvens (eller bølgelængde); det mest kendte eksempel er regnbuespektret af synligt lys.

Spontan fission – den proces, hvor en tung kerne med et overskud af neutroner spaltes nogenlunde midt over i to lettere kerner. En sådan proces er en form for radioaktivt henfald og finder sted, uden at kernen behøver at absorbere ekstra neutroner for at blive bragt til at spaltes, som det ville være nødvendigt i en atomreaktor.

Supertunge kerner – kerner med Z omkring 110 eller derover.

Supernova, type Ia og type II – en supernova er den katastrofale eksplosion af en stjerne, hvor den i kort tid udsender lige så meget stråling som alle stjernerne i dens galakse. En type Ia-supernova opstår, når en hvid dværgs ledsagerstjerne overfører så meget stof til den hvide dværg, at den overskrider den maksimale masse, en sådan stjerne kan have. En type II-supernova opstår, når kernebrændslet i en kæmpestjerne er opbrugt. Strålingstrykket fra kernereaktionerne kan ikke længere holde stjernen oppe, så den falder sammen indad. Derefter preller den af udad, fordi kernestof ikke kan presses sammen, og udsender enorme mængder energi, en strøm af neutrinoer og meget stof til rummet. Mange af de grundstoffer, vi og solsystemet består af, blev dannet i supernovaeksplosioner for milliarder af år siden.

Synkrotron – videreudviklet fra cyklotronen til langt højere energier og med en cirkulær i stedet for en spiralformet bane. Synkrotroner kan accelerere ladede partikler til næsten lysets hastighed.

Relativitetsteorien – Einsteins specielle relativitetsteori bygger på to idéer: (I) at lysets hastighed i vakuum altid er den samme, uanset hvor hurtigt man bevæger sig i forhold til lyskilden, og (II) at fysikkens love er de samme, uanset hvor hurtigt ens laboratorium bevæger sig med konstant hastighed. En konsekvens er, at masse m og energi E er ækvivalente, og at E=mc².

Tokamak – et apparat til at frembringe kernefusion på Jorden. Det består af et vakuumkammer i form af en torus sammen med store magneter, der holder de vekselvirkende ioner i lukkede baner gennem vakuummet.

Tunnelering (kvantemekanisk) – kvantemekanikken tillader partikler at dukke op på den anden side af barrierer, som de ifølge fysikken før kvantemekanikken ikke ville have energi nok til at komme over. Denne ‘kvantetunnelering’ styrer for eksempel alfahenfald og gør fusion af lette kerner i stjernerne mulig, så stjerner som Solen kan skinne i milliarder af år.

Usikkerhedsprincippet – en af de grundlæggende idéer i kvanteteorien, først formuleret af den tyske fysiker Werner Heisenberg, som siger, at visse par af egenskaber ved ethvert objekt, som position og impuls, ikke kan kendes præcist på samme tid. Dette skyldes ikke vores måleapparaters uundgåelige ‘klodsethed’, når det gælder subatomare objekter, men er derimod en iboende egenskab ved selve objekterne.

Bølge-partikel-dualitet – det kvantemekaniske begreb, at både stof og stråling på det mest grundlæggende niveau må opfattes, som om de sommetider har bølgeegenskaber og sommetider partikelegenskaber. Elektroner og fotoner opfører sig for eksempel nogle gange som partikler og nogle gange som bølger.

Bølgelængde – afstanden mellem to på hinanden følgende toppe (eller dale) i en bølge; den er omvendt proportional med bølgens frekvens. For elektromagnetisk stråling er bølgelængden lig med lysets hastighed divideret med frekvensen.

Røntgenstråler – en form for elektromagnetisk stråling med bølgelængder, der er kortere end ultraviolet stråling, men længere end gammastråling. Da strålingens bølgelængde hænger sammen med energien, betyder det, at røntgenfotoner har mindre energi end gammafotoner. Der er dog ingen skarp skillelinje mellem de to. Røntgenstråler har bølgelængder fra omkring 10 nanometer ned til 10 picometer.