См. также статьи «Деление ядра», «Радиоактивность 1–4».
Ядерный (термоядерный) синтез — это процесс слияния легких ядер, образующих более тяжелые ядра. В результате выделяется энергия при условии, что образовавшееся ядро содержит не более 50 нейтронов и протонов. Чтобы два ядра слились, они должны приблизиться друг к другу на расстояние порядка 2–3 х 10-15 м, оказавшись в радиусе действия ядерных сил. Начальная кинетическая энергия двух сливающихся ядер должна быть порядка МэВ; только в этом случае можно преодолеть электростатические силы отталкивания между ядрами и позволить им приблизиться на расстояние 2–3 х 10-15 м. Такие условия создаются внутри звезды в результате чрезвычайно высокой температуры, которая поддерживается энергией, выделяемой при слиянии ядер водорода (протонов) и образовании ядер гелия и других элементов. Энергия, выделяемая на одно ядро гелия, равна приблизительно 7 МэВ на нуклон, что значительно больше энергии, выделяемой при делении ядер.
Реакция синтеза может поддерживаться в термоядерном реакторе, где магнитные поля удерживают плазму из ионизированного водорода при пропускании через нее тока с очень большой силой, порядка 106 А. Этого тепла достаточно, чтобы вызвать реакцию синтеза, при которой из ядер водорода образуются ядра гелия и других более тяжелых элементов; при этом наблюдаются следующие стадии:
1) р + р —> 21H + 01β+ 0,4 МэВ (в плазме);
2) 21H + 31H1 —> 42Не + 10n + 17,6 МэВ (в плазме);
3) 63Li + 10n —> 42Не + 31H + 4,8 МэВ (в литиевой оболочке, окружающей реактор).
Тритий (31H), образующийся в литиевой оболочке, удаляется из нее и подается в плазму. Нейтроны, выделяемые в плазме, поглощаются ядрами лития; при этом образуются ядра трития и гелия. Таким образом, общий процесс выделяет 22,8 МэВ энергии на каждые четыре протона и нейтрона, из которых образуется ядро гелия. Сырьем служат водород и литий. Теоретически энергии, выделяемой при реакции синтеза, должно быть более чем достаточно для поддержания высокой температуры плазмы. Однако в настоящий момент невозможно добиться того, чтобы в таком реакторе выделялось больше энергии, чем необходимо для поддержания реакции синтеза.
Адрон — любая элементарная частица, испытывающая сильное ядерное взаимодействие.
Активность — степень распада нестабильных ядер.
Амплитуда — максимальное смещение колеблющихся частиц относительно точки равновесия.
Барион — частица, состоящая из трех кварков.
Диффузия — постепенное и равномерное распространение хаотически движущихся частиц в веществе.
Длина волны — наименьшее расстояние между колеблющимися частицами, в один и тот же момент перемещенными на равное расстояние в том же направлении.
Дыра — переносчик положительного заряда в полупроводниках p-типа, обладающий зарядом, количественно равным заряду электрона. Фактически представляет собой вакансию электрона в атоме полупроводника.
Заряд — существует два типа заряда, положительный и отрицательный. Частицы, имеющие заряд одного типа, отталкиваются друг от друга, а частицы, имеющие разноименные заряды, притягиваются. Заряд измеряется целым числом е, соответствующим заряду электрона.
Изотопы элемента — это атомы, имеющие одно и то же число протонов, но различное число нейтронов в ядре.
Импульс — произведение массы на скорость тела.
Интенсивность — количество энергии, переносимой в секунду волной или излучением через единицу площади поверхности.
Ион — атом, имеющий заряд. В незаряженных атомах число электронов равно числу протонов. При удалении электрона атом становится положительным ионом, при добавлении электрона — отрицательным.
Лептон — любая частица, испытывающая слабое взаимодействие.
Масса — мера инерции или сопротивления движению тела.
Напряжение — то же, что и разность потенциалов.