Протон. Один из двух базисных кирпичиков ядра. Протон несет положительный электрический заряд, равный и противоположный заряду электрона.
Протон-протонный цикл. Цепочка ядерных реакций, посредством которых звезды с массой до полутора солнечных масс превращают водород в гелий.
Радий. Очень нестабильный, то есть радиоактивный, элемент, открытый Марией Кюри в 1898 году.
Радиоактивное датирование. Использование радиоактивного распада элементов — например, урана — для определения возраста пород. Рано или поздно нестабильный уран распадается до стабильного свинца, с ходом времени соотношение свинец/уран изменяется в пользу свинца, и это может быть использовано для датирования материала.
Радиоактивный распад. Распад нестабильных тяжелых атомов на легкие и стабильные. Процесс сопровождается испусканием либо альфа-частиц, либо бета-частиц, либо гамма-лучей.
Расширение вселенной. Разбегание галактик в результате Большого взрыва.
Сверхновая. Катастрофический взрыв звезды. На короткое время сверхновая может превзойти по яркости целую галактику из 100 миллиардов обычных звезд. Считается, что после взрыва сверхновой на ее месте остается сильно сжатая нейтронная звезда.
Световой год. Удобная единица для характеристики расстояний во Вселенной. Это просто-напросто расстояние, которое свет проходит за один год, а именно — 9,46 триллиона километров.
Сильное взаимодействие. Одно из четырех фундаментальных взаимодействий в физике. Мощное взаимодействие, действующее в масштабах порядка размера атомного ядра и менее. Удерживает протоны и нейтроны в атомном ядре.
Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). Устройство, которое медленно ведет сверхтонкой иглой по поверхности материала и, считывая вертикальные движения иглы, выдает изображение атомного пейзажа поверхности материала.
Скорость света. Абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме, составляющая 299 792,458 километра в секунду.
Слабое взаимодействие. Одно из четырех фундаментальных взаимодействий в физике. Проявляется на расстояниях, значительно меньших размера атомного ядра. Хотя это взаимодействие называется «слабым» и действительно много слабее сильного взаимодействия, оно может превратить нейтрон в протон и, таким образом, ответственно за бета-распад.
Спин. Параметр, которому нет аналога в повседневном мире. Очень упрощенно говоря, субатомные частицы со спином ведут себя так, будто они маленькие вращающиеся волчки (только на самом деле они вовсе не вращаются).
Субатомная частица. Частица размером меньше атома, такая, как электрон или нейтрон.
Теория большого взрыва. Представление о том, что Вселенная возникла из некоего сверхплотного, сверхгорячего состояния 13,7 миллиарда лет назад и с тех пор расширяется и охлаждается.
Тройной альфа-процесс. «Неправдоподобный» процесс, при котором в недрах звезды три ядра атома гелия спекаются в ядро атома углерода, открывая дорогу к формированию всех тяжелых элементов.
Уравнения Максвелла. Горстка изящных уравнений, составленных Джеймсом Клерком Максвеллом в 1868 году, в которых аккуратно резюмируются все электрические и магнитные явления. Уравнения показывают, что свет — это электромагнитная волна.
Уравнение Шрёдингера. Уравнение, которое показывает, как вероятностная волна, или волновая функция, описывающая, например, какую-либо частицу, изменяется во времени.
Фермион. Микроскопическая частица с полуцелым спином — 1/2, 3/2, 5/2 и так далее. Благодаря такому спину эти частицы избегают друг друга. Их «антиобщественное» поведение — причина того, что земля под нашими ногами твердая.
Физические законы. Фундаментальные законы, управляющие поведением Вселенной.
Фотон. Частица (квант) света.
Фотоэффект. Испускание электронов веществом под действием света.
Фундаментальные взаимодействия. Четыре главные силы, которые, как считается, стоят за всеми явлениями природы. Эти четыре силы — гравитационное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие, сильное взаимодействие и слабое взаимодействие. Физики сильно подозревают, что все эти силы — на самом деле разные аспекты одной сверхсилы. Во всяком случае, эксперименты уже продемонстрировали, что электромагнитное и слабое взаимодействия — две стороны одной медали.
Фундаментальная частица. Один из базисных кирпичиков материи. В настоящее время физики полагают, что существует шесть различных кварков и шесть различных лептонов, таким образом, в сумме получается 12 фундаментальных частиц. Есть надежда, что кварки окажутся всего лишь другой стороной лептонов.
Химическая связь. «Клей», который сцепляет атомы, создавая из них молекулы. Химическая связь предполагает, что атомы могут делиться своими внешними электронными оболочками, жертвовать ими или заимствовать у других атомов.
Химическое топливо. Топливо, подобное углю, нефти или динамиту. Перераспределение электронов в атомах вещества связано с высвобождением тепловой энергии.
Черная дыра. Мощное искривление пространства-времени, остающееся после того, как гравитация сжимает массивное тело до точки. Ничто, даже свет, не может выбраться из этой области, отсюда и эпитет «черная». Во Вселенной существуют по меньшей мере два типа черных дыр: черные дыры размером со звезду, которые образуются, когда массивные звезды больше не могут вырабатывать внутреннее тепло, противоборствующее сжимающей звезду гравитации, и «сверхмассивные» черные дыры. В сердце большинства галактик — судя по всему, именно сверхмассивные черные дыры. Например, масса черной дыры в сердце нашей галактики, Млечного Пути, в миллионы раз превосходит массу Солнца, а в могучих квазарах сидят черные дыры, масса которых превышает массу Солнца в миллиарды раз.
Электрический заряд. Свойство микроскопических частиц. Электрический заряд бывает отрицательным и положительным. Электроны, к примеру, несут отрицательный заряд, а протоны — положительный. Частицы с одинаковыми зарядами отталкивают друг друга, а с противоположными — притягиваются друг к другу.
Электрическое поле. Силовое поле, окружающее электрический заряд.
Электромагнитная волна. Волна, состоящая из чередующихся электрических и магнитных полей. Электромагнитные волны — это поперечные волны, в которых вектора напряженностей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны. Электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света.
Электромагнитное взаимодействие. Одно из четырех фундаментальных взаимодействий в природе. Отвечает за склеивание вещества в атомы — будь то атомы в наших телах или атомы в земле под нашими ногами.
Электрон. Отрицательно заряженная субатомная частица, обычно обнаруживаемая на орбите вокруг атомного ядра. Насколько известно ныне, это действительно элементарная частица: она не поддается делению на какие-либо части.
Элемент. Вещество, которое не может быть поделено на составляющие химическими способами. У всех атомов одного элемента в ядре одно и то же количество протонов. Например, у всех атомов водорода в ядре один протон, у всех атомов хлора —17 и так далее.
Энергия. Величина, которую почти невозможно определить. Энергия не может быть создана или уничтожена, она может быть только преобразована из одной формы в другую. Среди множества известных форм энергии — тепловая, электрическая, звуковая, энергия движения и так далее.
Энергия планка. Сверхвысокая энергия, при которой гравитация становится сравнима по силе с остальными фундаментальными силами природы.
Ядерная реакция. Любой процесс, в ходе которого атомные ядра одного типа превращаются в атомные ядра другого типа.
Ядерная энергия. Избыточная энергия, которая высвобождается, когда одно атомное ядро превращается в другое атомное ядро.
Ядерный синтез. Спекание (склеивание) двух легких ядер, в результате чего образуется более тяжелое ядро и высвобождается энергия связи ядра. Самая важная для человека реакция ядерного синтеза — склеивание ядер водорода в недрах Солнца и формирование, таким образом, гелия: ведь «побочный продукт» такой реакции — солнечный свет.
CNO-цикл. Серия ядерных реакций, посредством которых звезды гораздо массивнее Солнца превращают водород в гелий. Процесс называется циклом, потому что он возвращается к начальной точке и в итоге воссоздает углерод, израсходованный в этих ядерных реакциях.
