Alfapartikkel – kjernen i heliumatomet, som inneholder to protoner og to nøytroner. Det er en svært stabil kjerne, og den sendes ut i ett stykke fra mange tyngre kjerner i en prosess som kalles alfahenfall. Alfapartikler var kjent før man forsto at de besto av protoner og nøytroner. De er også dobbelt ioniserte heliumatomer, dvs. heliumatomer der begge elektronene er fjernet.

Antimaterie – materie som utelukkende består av antipartikler.

Antipartikkel – en type subatomær partikkel som er som et speilbilde av den opprinnelige partikkelen, fordi mange av de viktigste egenskapene er snudd. Antiprotonet har for eksempel samme masse som protonet, men er negativt ladet. Når partikler og de tilsvarende antipartiklene møtes, annihilerer de hverandre i et utbrudd av energi. På samme måte kan et partikkel–antipartikkel-par skapes av ren energi. Antielektronet kalles et positron og har en positiv ladning som er like stor som den negative ladningen til et elektron.

Atommasseenhet (u) – den konvensjonelle enheten for å angi massen til atomkjerner. Den er en tolvtedel av massen til et nøytralt karbonatom, ¹²C. Massen til en kjerne målt i atommasseenheter er omtrent lik kjernens massetall.

Atomnummer – symbol Z, antallet protoner i en kjerne. Det er også det totale antallet elektroner i et nøytralt atom, for hvis ladningene skal være i balanse, må antallet elektroner utenfor kjernen være lik antallet protoner i kjernen.

Baryoner – hadroner som består av tre kvarker. De letteste baryonene er protonene og nøytronene. Tyngre hadroner, som deltapartikkelen, er ustabile. Baryoner og mesoner (som bare inneholder en kvark og en antikvark) utgjør de to typene hadroner.

Betahenfall – prosessen, styrt av den svake kjernekraften, der protoner og nøytroner kan omdannes til hverandre. Når et nøytron betahenfaller, sendes det ut et elektron og et antinøytrino. Et fritt nøytron kan betahenfalle fordi massen er større enn summen av protonets og elektronets masse. Et proton kan bare betahenfalle inne i en kjerne med overskuddsenergi, og det blir da et nøytron, samtidig som det sendes ut et positron og et nøytrino; dette skjer i kjerner med et overskudd av protoner.

Betastråler – det gamle navnet på elektronene eller positronene som sendes ut fra kjerner ved betahenfall.

Borromeisk kjerne – en bestemt type ustabil kjerne som oppfører seg som om den består av tre atskilte deler: Hoveddelen av kjernen utgjør en kjerne (et «core»), mens to nukleoner (vanligvis nøytroner) «svever» rundt utenfor den. Disse tre bestanddelene (kjernen pluss to nukleoner) holdes svært svakt sammen av den sterke kjernekraften, på en slik måte at hvis én av dem fjernes, er kraften mellom de to gjenværende for svak til å holde dem sammen, og også de faller fra hverandre. Denne oppførselen er unik i naturen. Begrepet borromeisk kommer fra det matematiske fagfeltet knuteteori, der de borromeiske ringene er flettet sammen slik at hver av dem holder de to andre sammen. Eksempler på borromeiske kjerner er ⁶He, ¹¹Li og ¹⁴Be, som alle også er halokjerner.

Boblekammer – en innretning som viser banene til ladde (sterkt ioniserende) partikler når de passerer gjennom en «overopphetet» væske. En væske, for eksempel flytende hydrogen, kan noen ganger varmes opp over kokepunktet hvis den er svært ren. En ladd partikkel som passerer gjennom en slik «overopphetet» væske, vil imidlertid etterlate en rekke bobler på de stedene der partikkelen ioniserte væsken.

Kjedereaksjon – når en urankjerne bringes til å fisjonere ved å absorbere et nøytron, frigjør den selv noen få nøytroner. Disse kan så i sin tur få andre kjerner til å fisjonere, og så videre, gjennom et betydelig volum av uran. Dette er en kjedereaksjon med nøytroner.

Tåkekammer – en innretning som viser banene til ladde (sterkt ioniserende) partikler når de passerer gjennom «mettet» vanndamp. Det er en grense for hvor mye vanndamp luft kan holde, men denne grensen kan noen ganger overskrides. En ladd partikkel som passerer gjennom en slik «mettet» damp, vil imidlertid etterlate en rekke dråper på de stedene der partikkelen ioniserte dampen.

Syklotron – en akselerator for ladde partikler der partiklene holdes i en spiralbane i et vakuumkammer av et magnetfelt og får en rekke dytt av et elektrisk felt.

Deltapartikkel – en slektning av nukleonet; denne partikkelen kan betraktes som en eksitert tilstand av nukleonet med litt større masse.

Diffraksjon – egenskapen hos alle bølger at de sprer seg når de møter en hindring. Hvor mye de sprer seg, avhenger av bølgens frekvens og objektets størrelse.

Dryppelinjer – grensene på et Segrè-kart utenfor hvilke det ikke finnes kjerner. De kalles slik fordi det er som om nukleoner som settes inn i en slik kjerne, drypper rett ut igjen.

Elektromagnetisk stråling – all stråling som består av selvopprettholdende elektriske og magnetiske felt. All elektromagnetisk stråling beveger seg i vakuum med samme hastighet, lyshastigheten. Lys, radiobølger, ultrafiolett stråling, gammastråling og infrarød stråling er i bunn og grunn det samme og skiller seg bare i frekvens og bølgelengde. Alle de ulike virkningene på materie skyldes forskjellen i frekvens og dermed forskjellen i fotonenes energi.

Elektron – den første elementærpartikkelen som ble oppdaget. Den tilhører klassen av partikler som kalles leptoner. Elektroner er svært lette, negativt ladde partikler og er atomenes bestanddeler utenfor kjernen. Elektroner har en masse på 9x10-31 kg, omtrent en totusendel av massen til det letteste atomet, hydrogenatomet. De har ingen utstrekning og regnes derfor som «punktpartikler». De er bærerne av elektrisitet i metaller.

Elektroninnfangning – prosessen der et elektron absorberes av en kjerne og der slår seg sammen med et proton og danner et nøytron og et nøytrino.

Energinivåer – de tillatte diskrete (kvantiserte) energiverdiene en kjerne kan ha. Hver type kjerne har et unikt mønster av energinivåer. Atomer og molekyler har også unike mønstre av energinivåer.

Energidal (kjernefysisk) – ikke alle kjerner har samme energi per nukleon. Hvis alle kjerner ordnes etter N og Z, som på et Segrè-kart, og det reises en linje fra hver kjernes posisjon som er proporsjonal med energien per nukleon, vil toppene av disse linjene danne en flate som ser ut som en dal. De stabile kjernene er de som ligger nær bunnen av dalen. Kjernene høyere opp i dalen gjennomgår radioaktive omdanninger, mister energi og glir ned langs dalsidene.

Eksitert tilstand – ethvert energinivå i en kjerne som ligger over grunntilstanden.

Fisjon – prosessen der en tung kjerne spaltes i to omtrent like store, mindre kjerner, slik at energi som er bundet i den, frigjøres. Vanligvis skjer fisjon etter at en kjerne er blitt stimulert ved absorpsjon av et nøytron, men spontan fisjon finnes også. Fisjon er prosessen som produserer kjernekraft gjennom kontrollerte kjedereaksjoner.

Frekvens – antallet svingninger i et svingende system i løpet av ett sekund. For bølger er det antallet bølgetopper som passerer et fast punkt i løpet av ett sekund. Den måles i hertz ( = svingninger per sekund).

Fusjon – kjerneprosessen der to lette kjerner kan overvinne den gjensidige elektriske (coulombske) frastøtningen og smelte sammen. Dette ledsages av at det frigjøres en stor mengde energi, og det er energikilden i Sola og andre stjerner. Man håper at fusjon en dag kan utnyttes som energikilde for menneskeheten på jorda.

Gammastråle – et høyenergetisk foton (lyspartikkel) som sendes ut fra atomkjerner når de befinner seg i en ustabil eksitert tilstand. Gammastråler kan også absorberes av kjerner, som da blir eksitert.

Gluon – masseløs partikkel, aldri observert isolert utenfor hadroner, som skaper tiltrekningen mellom kvarkene i hadronene og holder dem sammen.

Grunntilstand – det laveste energinivået i en kjerne (eller et atom).

Hadroner – alle partikler som vekselvirker via den sterke kjernekraften. Hadroner består av kvarker; protoner og nøytroner er hadroner, og det er også mesonene.

Halveringstid – tiden det tar før halvparten av en stor samling identiske radioaktive kjerner har henfalt.

Halokjerne – en bestemt type eksotisk kjerne, oppdaget i midten av 1980-årene, som har mange flere nøytroner enn den stabile isotopen av grunnstoffet. Dette fører noen ganger til at de ytterste ett eller to nøytronene er svært svakt bundet til resten av nukleonene, slik at de tilbringer mye av tiden langt utenfor rekkevidden til den sterke kjernekraften som binder dem til resten av kjernen. Slike kjerner er svært ustabile og eksisterer bare på grunn av kvantemekanikkens merkelige regler. Eksempler på halokjerner med ett nøytron er ¹¹Be og ¹⁹C, mens halokjerner med to nøytroner gjerne er borromeiske. Det finnes også kjerner med protonhalo (for eksempel ⁸B), men i så fall betyr frastøtningen mellom protonets positive ladning og resten av kjernen at protonet ikke kan fjerne seg særlig langt, for da faller det av. Protonhaloer er derfor gjerne mindre enn nøytronhaloer.

Interferens – en egenskap hos bølger der to bølger overlapper hverandre og danner et mønster av topper (når to bølgetopper møtes og forsterker hverandre) og bunner (når en bølgetopp møter en bølgedal og de opphever hverandre). Mønsteret av mørke og lyse områder som oppstår, gjør det mulig for oss å lære om bølgene og om systemet der interferensen skjer.

Ion – et atom eller molekyl som ikke lenger er elektrisk nøytralt, vanligvis fordi ett eller flere elektroner er slått ut, men begrepet kan også brukes om et atom med et ekstra elektron (negativt ion).

Ionisere – prosessen der elektroner fjernes fra atomer eller molekyler, slik at de ikke lenger er elektrisk nøytrale. Alfa-, beta- og gammastråler ioniserer atomene i materien de vekselvirker med.

Isobar – nuklider med ulikt antall protoner og nøytroner, men med samme totale antall protoner og nøytroner, dvs. samme massetall.

Isomer – en kjerne som er i en langlivet eksitert tilstand (kalt en isomer tilstand eller en metastabil tilstand). Visse kjerner kan forbli i slike eksiterte tilstander på grunn av visse kvanteegenskaper som hindrer dem i å falle ned til et lavere energinivå ved å sende ut gammastråler.

Isotoner – nuklider med samme antall nøytroner, men ulikt antall protoner.

Isotop – alle nuklider av et bestemt grunnstoff (med samme antall protoner), men med ulikt antall nøytroner, kalles isotoper av dette grunnstoffet. Dermed er ¹²C og ¹⁴C ulike isotoper av karbon.

Isotopforskyvning – det optiske spekteret til et atom avhenger nesten helt av elektronene utenfor kjernen, men kjernens størrelse har en bitte liten, men målbar virkning. Det betyr at nøyaktige målinger av atomers optiske spektre gjør det mulig å måle kjernens størrelse. Dette er svært nyttig for kjerner som lever for kort tid til at det kan gjøres målinger basert på elektronspredning.

Leptoner – en av de to klassene av elementærpartikler i naturen. De omfatter elektronet, myonet og taupartikkelen sammen med de tilhørende nøytrinoene.

Lineærakselerator – en akselerator for ladde partikler der partiklene får en rekke dytt av oscillerende elektriske felt nedover et langt, rett vakuumkammer.

Magiske tall – bestemte antall protoner eller nøytroner som gir kjerner med større stabilitet enn nabokjernene. For nøytroner er disse tallene 2, 8, 20, 28, 50, 82 og 126. For protoner er de de samme, bortsett fra at det ikke er kjent noen kjerne med 126 protoner.

Massedefekt – forskjellen mellom massen til en kjerne og summen av massene til alle nukleonene når nukleonene ikke er bundet. Legg merke til at den samlede hvilemassen til henfallsproduktene er mindre enn hvilemassen til kjernen som henfaller; dette kalles noen ganger massetap.

Massetall – symbol A, det totale antallet protoner og nøytroner i en kjerne. A=N+Z, der N er antallet nøytroner og Z er antallet protoner.

Meson – subatomær partikkel som kan betraktes som bæreren av den sterke kjernekraften mellom nukleonene i kjernene. Det finnes ulike typer mesoner, og de kan være nøytrale, positivt eller negativt ladde. I dag vet man at mesoner, i likhet med nukleonene, selv består av kvarker. Men i motsetning til nukleonene, som består av tre kvarker, inneholder mesoner en kvark og en antikvark.

Nøytrino – en svært lett partikkel som sendes ut ved betahenfall. Navnet betyr «den lille nøytrale», og inntil nylig trodde man at den ikke hadde noen masse i det hele tatt (i likhet med fotonet). I dag vet man at det finnes tre typer nøytrinoer, sammen med de tilhørende antipartiklene, men det er den letteste av dem som sendes ut av kjerner.

Nøytron – den andre bestanddelen i kjernene, ved siden av protonene; den har en masse som er litt større enn protonets, men er elektrisk nøytral. Nøytroner kan ikke overleve lenge utenfor kjernen, men betahenfaller, dvs. omdannes til protoner, elektroner og antinøytrinoer, etter omkring ti minutter.

Nøytronstjerne – det kompakte liket som blir igjen når en kjempestjerne dør i en supernovaeksplosjon. Den har omtrent samme tetthet som en atomkjerne. Mange eksperimenter tar sikte på å forstå nok av kjernematerieegenskapene ved høyt trykk til at vi kan forstå nøytronstjerner.

Kjernematerie – grovt sagt det «stoffet» kjernene består av. Det er fordi kjernematerie ikke kan presses sammen at tettheten av protoner og nøytroner i sentrum av kjernene er omtrent den samme for alle kjerner, bortsett fra de aller letteste. Av samme grunn har nøytronstjerner omtrent samme tetthet som vi finner i sentrum av kjernene.

Nukleon – fellesbetegnelse for et proton eller et nøytron.

Nuklide – en kjerne med et gitt antall protoner og nøytroner. Det finnes omkring 7000 ulike mulige nuklider, og bare noen hundre av dem er stabile.

Oblat deformasjon – deformasjonen av en kule som oppstår når to sider presses sammen. Jorda er litt oblat, fordi den er litt flattrykt ved polene, slik at ekvator er litt lengre enn den ville vært hvis jorda var en perfekt kule.

Fotomultiplikator – en svært følsom fotondetektor som kan måle energien i en svært svak lyspuls. Den er en del av en scintillasjonsdetektor for måling av gammastråler. Lyspulsen dannes som en scintillasjon.

Foton – en enkelt lyspartikkel. Einstein foreslo i 1905 at lys kom i pakker eller lyskvanter, som en forklaring på den fotoelektriske effekten, der lys kan slå ut elektroner fra overflaten av et metall. Sammen med Max Plancks arbeid markerte dette begynnelsen på den gamle kvanteteorien, der lys betraktes som sammensatt av atskilte klumper. Senere innså man at disse pakkene av lysenergi hadde de samme egenskapene som partikler, for eksempel at de dukker opp i ett enkelt punkt i detektorer, og de ble kjent som fotoner.

Pion – det letteste mesonet, med en masse på litt over en åttendedel av nukleonmassen.

Positron – elektronets antipartikkel. Den har samme masse som elektronet, men motsatt (positiv) elektrisk ladning. Betastrålingen fra kjerner består av elektroner eller positroner sammen med de (nesten) upåviselige nøytrinoene.

Prolat deformasjon – deformasjonen av en kule til form som en «rugbyball» eller «amerikansk fotball». Dette kan for eksempel gjøres med en ballong ved å trekke fra hverandre to punkter på hver sin side av ballongens overflate.

Proton – en av bestanddelene i kjernene og den eneste bestanddelen i den letteste kjernen, hydrogen. Den har en positiv ladning som er like stor som den negative ladningen til et elektron, og en masse som er nesten to tusen ganger større enn elektronets. Hvert nøytralt atom inneholder like mange protoner i kjernen som elektroner i bane utenfor den.

Kvantemekanikk – de fysiske lovene som styrer den subatomære verden. Den begynte med Max Plancks og Albert Einsteins ideer i begynnelsen av det tjuende århundre og ble utviklet til en fullstendig matematisk teori i midten av 1920-årene av Niels Bohr, Erwin Schrödinger og Werner Heisenberg. Andre fysikere, som Paul Dirac, Max Born og Wolfgang Pauli, ga store bidrag. Selv om kvantemekanikken er den mest vellykkede teorien i vitenskapen og ligger til grunn for store deler av moderne fysikk, kjemi, elektronikk og materialvitenskap, er forutsigelsene fortsatt merkelige og strider mot intuisjonen, særlig når man møter dem for første gang.

Kvark – bestanddelspartikkel i protonet, nøytronet, mesonene og andre hadroner. Kvarker kan ikke eksistere isolert utenfor hadroner. Protonet består av to «opp»-kvarker, hver med en positiv ladning på 2/3 av elektronets ladning, og én «ned»-kvark med en negativ ladning på 1/3 av elektronets ladning; nøytronet har to ned-kvarker og én opp-kvark, noe som gjør det til en nøytral partikkel.

Kvark-gluon-plasma – når kjernematerie varmes opp til høy temperatur og utsettes for et enormt trykk, slik som i kollisjoner med svært høy energi mellom tunge kjerner, forsvinner grensene mellom nukleonene, og kvarkene og gluonene i dem danner en slags suppe. Universet gikk svært kort gjennom en kvark-gluon-fase før protoner og nøytroner oppsto etter Big Bang.

Scintillasjon – lysglimtet som oppstår når en kjernepartikkel eller en gammastråle treffer visse stoffer.

Scintillasjonsteller – en partikkeldetektor der lyset fra scintillasjoner registreres og måles med fotomultiplikatorer.

Segrè-kart – et kart over kjernene, (vanligvis) ordnet med protontallet på den loddrette aksen og nøytrontallet på den vannrette aksen. Generelt vil rutene på dette kartet, som tilsvarer bestemte verdier av N og Z, vise viktige egenskaper ved den aktuelle kjernen, for eksempel radioaktiviteten.

Silisiumdetektor – moderne detektorer for ladde partikler bygger på at slike partikler gir opphav til elektriske signaler når de passerer gjennom eller absorberes. Slike detektorer gjør det mulig å måle energiene og retningene til partikler som produseres i kjernereaksjoner, nøyaktig.

Spallasjon – når et proton eller et annet prosjektil med svært høy energi treffer en kjerne, vil kjernen sannsynligvis knuses og danne en rekke lettere kjerner. Man tror at kjerner som 6Li er dannet i spallasjonsreaksjoner i det interstellare rommet.

Spektrometer – et instrument som deler opp stråling i de ulike bølgelengdene (eller frekvensene). Siden hver kjerne eller hvert ulikt atom stråler ut ulike sett av bølgelengder, gjør et spektrometer det mulig å identifisere hvilke atomer eller kjerner som finnes i en prøve. I tillegg gir det bestemte mønsteret av bølgelengder viktig informasjon om atomet eller kjernen som strålingen kommer fra.

Spektrum – en framstilling som viser hvordan styrken (eller lysstyrken) til elektromagnetisk stråling fra en gitt kilde avhenger av bølgelengden. Betegner også fargebåndet vi ser når lys eller annen stråling deles opp etter frekvens (eller bølgelengde); det mest kjente eksempelet er regnbuespekteret til synlig lys.

Spontan fisjon – prosessen der en tung kjerne med et overskudd av nøytroner spaltes omtrent på midten i to lettere kjerner. En slik prosess er en type radioaktivt henfall og skjer uten at kjernen må absorbere noen ekstra nøytroner for å bli satt i gang med å fisjonere, slik det ville vært nødvendig i en kjernereaktor.

Supertunge kjerner – kjerner med Z i området 110 eller høyere.

Supernova, type Ia og type II – en supernova er den katastrofale eksplosjonen av en stjerne der den i en kort periode sender ut like mye stråling som alle stjernene i galaksen sin. En supernova av type Ia oppstår når følgesvennen til en hvit dverg overfører så mye materie til den hvite dvergen at den overskrider den største massen en slik stjerne kan ha. En supernova av type II oppstår når kjernebrenselet i en kjempestjerne er brukt opp. Strålingstrykket fra kjernereaksjonene kan ikke lenger holde stjernen oppe, så den faller sammen innover. Deretter spretter den ut igjen fordi kjernematerie ikke kan presses sammen, og frigjør enorme energimengder, en flom av nøytrinoer og mye materie ut i rommet. Mange av grunnstoffene vi og solsystemet består av, ble dannet i supernovaeksplosjoner for milliarder av år siden.

Synkrotron – videreutviklet fra syklotronen for mye høyere energier, med en sirkelformet bane i stedet for en spiralbane. Synkrotroner kan akselerere ladde partikler til nesten lyshastigheten.

Relativitetsteorien – Einsteins spesielle relativitetsteori bygger på to ideer: (I) at lyshastigheten i vakuum alltid er den samme, uansett hvor fort man beveger seg i forhold til lyskilden, og (II) at fysikkens lover er de samme, uansett hvor fort laboratoriet ditt beveger seg med jevn hastighet. En konsekvens er at masse m og energi E er ekvivalente, og at E=mc².

Tokamak – et apparat for å produsere kjernefusjon på jorda. Det består av et vakuumkammer formet som en torus, sammen med store magneter som holder de vekselvirkende ionene i lukkede baner gjennom vakuumet.

Tunnelering (kvantemekanisk) – kvantemekanikken tillater at partikler dukker opp på den andre siden av barrierer som de ifølge fysikken før kvantemekanikken ikke ville ha energi nok til å komme over. Denne «kvantetunneleringen» styrer blant annet alfahenfall og gjør fusjon av lette kjerner i stjerner mulig, slik at stjerner som Sola kan lyse i milliarder av år.

Usikkerhetsprinsippet – en av de grunnleggende ideene i kvanteteorien, først formulert av den tyske fysikeren Werner Heisenberg, som sier at visse par av egenskaper ved et hvilket som helst objekt, for eksempel posisjon og bevegelsesmengde, ikke kan være nøyaktig kjent på samme tid. Denne egenskapen skyldes imidlertid ikke den uunngåelige «klossetheten» til måleapparatene våre når det gjelder subatomære objekter, men ligger i selve objektene.

Bølge–partikkel-dualitet – det kvantemekaniske begrepet om at både materie og stråling på det mest grunnleggende nivået må betraktes som noen ganger å ha bølgeegenskaper og noen ganger partikkelegenskaper. Elektroner og fotoner oppfører seg for eksempel noen ganger som partikler og noen ganger som bølger.

Bølgelengde – avstanden mellom to påfølgende bølgetopper (eller bølgedaler) i en bølge; den er omvendt proporsjonal med bølgens frekvens. For elektromagnetisk stråling er bølgelengden lik lyshastigheten delt på frekvensen.

Røntgenstråling – en form for elektromagnetisk stråling med bølgelengder som er kortere enn ultrafiolett stråling, men lengre enn gammastråler. Siden strålingens bølgelengde henger sammen med energien, betyr dette at røntgenfotoner har mindre energi enn gammafotoner. Det finnes imidlertid ingen skarp skillelinje mellom de to. Røntgenstråler har bølgelengder fra omkring 10 nanometer ned til 10 pikometer.