التغير الفيزيائي تغيُّر في المادة من شكل إلى آخر دون أي تغير في تركيبها الكيميائي أو لونها أو طعمها أو رائحتها. فعندما تدخل قطعة من الخشب في صناعة النشارة، فإن التغيّر فيزيائي. أما إذا أُحْرِقت قطعة الخشب، فإن الخشب سيتحول إلى مواد جديدة، رماد وغازات، وسيكون التغير هنا كيميائيًا لافيزيائيًا. ومن أمثلة التغير الفيزيائي الأخرى انصهار الثلج إلى الماء. تتطلب التغيرات الفيزيائية أحيانًا طاقة، كما في حالة تغير الماء إلى بخار عن طريق التسخين.

التَّعْرِيض للإشعاع يتم عادة بغرض إحداث تغيير بيولوجي أو كيميائي أو طبيعي معين. ويتألف الإشعاع من جسيمات ذات طاقة عالية، أو موجات كهرومغنطيسية (أنماط من القوة الكهربائية والقوة المغنطيسية ذات الصلة بها). وتضم الجسيمات ذات الطاقة العالية جسيمات ألفا، وإلكترونات ونيوترونات وجسيمات ناتجة من معجِّلات الجسيمات. انظر: معجل الجسيمات. وتكون الموجات الكهرومغنطيسية على شكل أشعة جاما، والأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية أساسًا.

وعندما تخترق الجسيمات ذات الطاقة العالية أو الأشعة المادة؛ فإنها تؤينها. وتتّحد الذرّات الناتجة المشحونة بالكهرباء، أو الأيونات، لتشكِّل مركبات كيميائية جديدة، أو أبنية جزيئية متحولة. مثال ذلك تنتج المركبات المعقدة مثل الإيثان والبروبان، من غاز الميثان البسيط؛ بتعريضه لإلكترونات عالية الطاقة أو لأشعة جاما. ويمكن أن يؤدي تعريض الخلايا الحية للإشعاع الأيوني إلى تعطيل نشاطها الكيميائي وقتلها. ولتعريض المواد للإشعاع تطبيقات عملية كثيرة، حيث يمكن استعمالها في إعداد مواد كيميائية...

التسامي عملية عن طريقها يتم تحويل المادة الصلبة إلى غاز مباشرة دون المرور على صورتها السائلة. وهناك عدد قليل من المواد مثل اليود والزرنيخ والكافور والثلج الجاف يمكن أن تتحول إلى غاز بدون انصهارها أولاً. ويطلق على هذه المواد بأنها مواد متسامية. ومن أمثلة التسامي، ما يحدث في المناطق الباردة عندما تعلق الملابس المبتلة على حبل للغسيل في أحد أيام فصل الشتاء، تكون درجة الحرارة فيه تحت نقطة التجمد، حيث تتجمد المياه التي في الملابس، ثم تتبخر في صورة بخار ماء دون انصهار.

وتتحول مادة اليود الصلبة بالتسخين إلى بخار دون المرور على صورتها السائلة، وعندما يتم تبريد هذا البخار يتحول اليود مرة أخرى إلى بلورات صلبة. وهذا التحول من البخار إلى صورته الأصلية هو أيضًا جزء من عملية التسامي. وتُستخدم عملية التسامي في مجال الصناعة لتنقية المواد؛ فعندما تتحول المادة الصلبة مباشرة إلى بُخار فإن ما يتبخر بالفعل هو المادة النقية فقط، بينما تبقى الشوائب مترسبة في القاع. وباستخدام هذه العملية تتم صناعة الكبريت النقي (يطلق...

التداخل تأثير ناتج عن موجتين من نوع واحد، تمرَّان من خلال فراغ واحد في وقت واحد. ويحدث هذا مع كل أنواع الموجات، بما في ذلك الموجات الصوتية، والموجات الضوئية، وموجات الراديو، وموجات الماء. ويُستخدم مصطلح التداخل أيضًا، للإشارة إلى أي تشابُك لإشارات الراديو والتِّلفاز، مع موجات كهرومغنطيسية غير مرغوب فيها، كتلك التي تحدثها العواصف الرعدية والآلات الكهربائية.

ويمكن إيضاح تداخل الموجات الصوتية، بوساطة نظام للموجات المجسمة ذات التردد العالي جدًا، تعطي فيه كلتا سماعتي الصوت نغمة موسيقية ذات تردد متطابق. فإذا كان المستمع جالسًا على مسافة متساوية من السماعتين، وصلت إليه قمم الموجتين الصوتيتين في وقت واحد. تصل الموجتان في تطاور (في أشكال موجية لها ذات التردّد أي أن قمم الموجتين وقِيعانها تتزامنان). ونتيجة لذلك، يصل إلى المستمع صوت أعلى مما تنتجه أي من السماعتين وحدها. وهذا التأثير يُسمَّى التداخل البناء. أما إذا كان جلوس المستمع أقرب إلى إحدى السماعتين من الأخرى، فإن قمم الموجتين الصوتيتين، تصلان إلى...

تحوُّل العناصر تغير أحد العناصر إلى آخر من خلال تغييرات في نواة الذرة. ذلك أن كل ذرّات العنصر الواحد تحمل نفس العدد من البروتونات في نوياتها. فأي تغيير في عدد بروتونات النواة يُنتج ذرة عُنصر مختلف. ويمكن لأية ذرّة أن تُغيّر عدد البروتونات في نواتها عن طريق بث الجسيمات الذرية أو أخذها. وقد يحدث تحول العناصر بصورة طبيعية، كما قد يحدث بوسائل صناعية.

وتحدث معظم التحولات الطبيعية حينما تبث نواة ذرة مُشعة تلقائيًا جسيمات معينة من خلال الانحلال الألفاوي أو الانحلال البيتاوي. ففي حالة الانحلال الألفاوي تبث النواة جسيمًا ألفاويًا يتكون من بروتونين ونيوترونين. من ذلك أن نواة ذرة الراديوم تحتوي على 88 بروتونًا وبعد أن تبث النواة جسيمًا ألفاويًا يتبقى 86 بروتونًا. ومن ثم تكون ذرة الرادون قد تم تشكيلها.

أما في حالة الانحلال البيتاوي (تآكل بيتا) فتبث النواة جسيمًا بيتاويًا. وفي معظم الأحيان يكون الجسيم البيتاوي إلكترونًا مشحونًا بشحنة سالبة، تم إنتاجه من...

التاشيون جسيم أولي افتراضي. والجسيم الأولي جسيم تحت ذري لايُعرف له جسيمات أصغر. وإذا وُجد التاشيون في الطبيعة فإنه لايبقى على حال، ولكنه يتحرك بسرعة تفوق سرعة الضوء. وينتقل الضوء بسرعة 299,792كم في الثانية. وكلما زادت سرعة التاشيون قلّت طاقته.

وطبقًا للنظرية النسبية الخاصة، فإن الجسم العادي يمكن أن يتحرك بسرعة أقل من سرعة الضوء. وقد نشر الفيزيائي الألماني ـ الأمريكي ألْبِرت أينشْتاين نظرية النسبية الخاصة في عام 1905م. وفي عام 1962م أدرك العديد من الفيزيائيين أن وجود جسيمات تنتقل بسرعة تفوق سرعة الضوء، لايعني بالضرورة أن ذلك يتعارض مع نظرية أنشتاين. ولم يتم الحصول على دليل اختباري مقنع بوجود التاشيون

التَّبَخُّر تحوّل سائل أو جسم صلب إلى غاز. وتتسبب فيه الطاقة الحرارية. فمثلاً يحدث التبخر عندما تفقد الملابس المبتلة في ضوء الشمس كل رطوبتها، أو عندما يجف الماء من قدر مفتوح موضوع في حجرة دافئة. وقد تتحول الأجسام الصلبة مباشرة إلى بخار أي إلى صورة غازية. وهذه العملية تُسمى التسامي. وتبخر الثلج الجاف (ثاني أكسيد الكربون الصلب) مثال للتسامي.

التأثير الكهروضوئي أيُّ تأثير ينتج عنه تحويل الطاقة من الضوء إلى تيار كهربائي. وتستخدم مثل هذه التأثيرات في قياس شدة الضوء، أو توفير إمداد كهربائي، والأنواع الثلاثة الرئيسية للتأثير الكهروضوئي هي تأثيرات الابتعاثية الضوئية والموصلية الضوئية والفولطية الضوئية.

البولوميتر جهاز شبيه بالترمومتر عالي الحساسية، يقيس مقادير غاية في الدقة من الحرارة الناتجة عن أنواع معينة من الطاقة الإشعاعية، خاصة الأشعة تحت الحمراء. والبولوميترات حساسة جدًا لدرجة أنه يمكن بوساطتها الكشف عن الأشعة تحت الحمراء الصادرة من أبعد المجرات في هذا الكون.

ويوجد بجهاز البولوميتر شريط موصِّل رقيق يشكِّل جزءًا من دائرة كهربائية. وترتفع درجة حرارة هذا الشريط بدرجة بسيطة بمجرد أن يتلامس مع أي كمية من الإشعاع. وينتج عن سخونة هذا الشريط تغير في موصلية الدائرة (المقدرة على حمل التيار الكهربائي). ويستخدم الفرق في الموصلية للدلالة على قوة الإشعاع. وتعمل بعض البولوميترات على درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق (- 273,15°م). وتزداد حساسية البولوميتر بدرجة فائقة على درجات الحرارة المنخفضة جدًا. وقد ابتكر هذا الجهاز صمويل لانجلي، عام 1880م، وهو فيزيائي وفلكي ولد في أمريكا.

بوزون هيجز جسيم دون ذري لم يكتشف بعد، ولكن يعتقد أنه مصدر الكتلة في كل الجسيمات ذوات الكتلة. والكتلة هي كمية المادة لجسم ما. وتعود تسمية بوزون هيجز إلى عالم الفيزياء الأسكتلندي بيتر هيجز الذي اقترح نظرية عام 1964م أكد فيها على وجود هذا الجسيم.

قد هيجز هذه النظرية لشرح اكتشاف مذهل عن القوى التي تعمل بين الجسيمات دون الذرية. فقد أدرك الفيزيائيون أن لهذه النظرية القوى خواص رياضية تعرف باسم خواص التناظر. وكانت أكثر النظريات قبولاً قد نصت على أن خواص التناظر تتوافر بالجسيمات عديمة الكتلة. ولكن دلت التجارب على توفر خواص التناظر بالجسيمات ذوات الكتلة أيضاً. ويرى هيجز أن بوزون هيجز يضفي كتلة على الجسيمات ذوات الكتلة الأخرى. وتحتفظ هذه الجسيمات بروابط خواص التناظر للجسيمات عديمة الكتلة.

سيضيف بوزون هيجز، في وجوده أصلاً، كتلة كبيرة للجسيم الذري تتراوح بين 400 و1000 ضعف كتلة البروتون الواحد. وربما تستطيع نبيطة (أداة) معجل الجسيمات التي يستخدمها العلماء في...