Stelele

Corpuri mici și puțin luminoase, așa cum le vedem noi seara pe cer, însă în realitate, orice stea pe care o vedem cu ochiul liber, este de zeci, sau chiar de sute de ori mai mare decât planeta Pământ.

Soarele, de asemenea, este o stea, având o mărime mică-medie, în comparație cu celelalte stele care alcătuiesc galaxia în care ne aflăm noi: Calea Lactee. O galaxie poate conține miliarde de stele. Alte galaxii mai mari, precum Andromeda, pot contine chiar trilioane de stele. În Universul nostru există peste 100 de miliarde de galaxii, de unde putem deduce că există mai multe stele în Univers decât există fire de nisip pe toate plajele de pe Pământ.

Galaxia, în care noi ne aflăm, conține aproximativ 400 de miliarde de stele și se estimează că jumătate din acestea au planete în jurul lor. Deși sunt foarte greu de detectat, în momentul scrierii se cunosc peste 600 de planete care orbitează în jurul altor stele. Aceste planete se numesc exo-planete, deoarece se află în afara sistemului nostru solar, distanța până la ele fiind extrem de mare.

Principiul de funcționare al unei stele este unul relativ simplu. O stea, precum Soarele, este formată în mare parte din Hidrogen, Heliu și Litiu. Foarte multe stele se formează chiar în acest moment.

Sub forța gravitației, „praful stelar” care există în spațiul interstelar, fiind compus aproape în totalitate din Hidrogen – elementul cel mai simplu și abundent din Univers – este adunat tot mai mult la un loc, iar cum forța gravitațională crește proporțional cu masa, presiunea asupra atomilor de Hidrogen începe să crească, făcându-i să se respingă din ce în ce mai mult, mărindu-le astfel viteza. Când temperatura devine îndeajuns de mare (atunci când agitarea atomilor a atins nivelul critic), atomii de Hidrogen încep să se descopună în particulele care îi compun: protoni și electroni, formând o substanță numită „plasmă”, iar cum doi protoni se resping pentru că au aceeași sarcină electrică pozitivă, o creștere în presiune rezultă o creștere mai mare în viteza lor de respingere. Însă la o temperatură foarte mare, doi protoni se pot ciocnii atât de violent încât acest impact e mai puternic decât forța de respingere dintre ei, iar în momentul acestei coliziuni, "forța nucleică puternică", care acționează la distanțe foarte mici, va prelua controlul asupra lor și îi va ține uniți. Energia de legătură dintre ei va favoriza ca un proton să fie convertit într-un neutron, creând astfel nucleul unui atom de Hidrogen greu, numit și Deuterium, care constă într-un proton și un neutron.

După cum am văzut în capitolele precedente, masa unei particule este mai mare atunci când aceasta nu face parte dintr-un nucleu, iar cum masa este doar o formă condensată a energiei, un proton are mai puțină masă-energie atunci când face parte dintr-un nucleu, iar acea pierdere de masă-energie este transformată în fotoni care au o anumită energie. Fotonii vor părăsi nucleul stelei după zeci de mii de ani, fiind absorbiți și recreați de miliarde de ori în călătoria lor spre exteriorul stelei.

Acest proces care combină particulele precum protonii și neutronii în elemente mai grele, se numește "Fuziune nucleară". Datorită miilor de tone de masă convertite în energie în fiecare secundă, acest proces încearcă să explodeze steaua de la interior, însă în tot acest timp spațiul încearcă să preseze steaua din exterior, ducând la un echilibru ce va dura de la câteva milioane până la câteva miliarde ani.

Masa stelei joacă un rol împortant în procesul de fuziune nucleară. O stea cu o masă mai mare, datorită forței gravitaționale care acționează asupra ei, va avea o presiune mai mare în interiorul nucleului său, o agitare mai mare a particulelor și o rată mai mare de formare a elementelor mai grele, producând mai multă energie în fiecare secundă decât produce o stea cu o masă mai mică. Tot din acest motiv, fotonii de lumină rezultați din acest proces vor avea mai multă energie, poziționându-i în partea dreaptă a spectrului luminii, având o culoare albăstruie.

În schimb, stele cu o masă mai mică trăiesc mult mai mult decât stelele masive, iar acest lucru se datorează faptului că forța gravitațională care acționează asupra lor este relativ mică, rezultând o temperatură mai mică în nucleul lor și o rată mai mică de transformare a masei în energie. De asemenea, fotonii de lumină produși de aceste stele au o energie mică, fiind percepuți de noi oamenii ca având o culoare roșiatică. Datorită masei și culorii lor, astronomii numesc acest tip de stele "Pitici roșii". Când aceste stele își vor termina "combustibilul", se vor răcii treptat, iar ceea ce rămâne în urma lor este un nucleu dens de carbon, deoarece nefiind foarte masive, gravitația lor nu este îndeajuns de puternică încât să poate continua fuziunea în elemente mai grele decât carbonul.

În partea opusă, însă, avem stele masive și super-masive care trăiesc relativ puțin, în jur de 10 milioane de ani, altele chiar mai puțin de atât, dar energia și temperatura produsă de aceste stele este una enormă. Cea mai multă lumină produsă de acestea are o frecvență foarte mare, încadrându-se între albastru, ultraviolet și radiația X.

Aceste stele, însă, nu au parte de o moarte lentă, precum "Piticele roșii", ci o moarte foarte violentă printr-o explozie numită "Supernovă".

Atunci când stelele crează elemente mai grele prin fuziune nucleară, cea mai multă energie este produsă prin convertirea Hidrogenului în Deuterium și în Heliu, după care energia începe să scadă pentru că protonii care se vor alătura nucleului de Heliu sunt mai depărtați de centrul nucleului, iar "forța puternică" e mai slabă la distanțe mari, de unde rezultă că masa-energia unui proton este mai mică dacă acesta se află în centrul nucleului, decât masa unui proton aflat la periferia nucleului. Astfel, procesul de creare a elementelor mai grele produce mai puțină energie decât în cazul elementelor cu mai puțini nucleoni.

Limita procesului de fuziune nucleară este atinsă atunci când se încearcă fuzionarea fierului. Fierul are în compoziție 26 de protoni și 30 de neutroni. Orice element cu o masă atomică mai mare sau egală cu 56 nu va produce energie prin fuziune nucleară, ci în schimb va absorbi energie, distrugând balansul dintre gravitație și energia produsă din nucleul stelei, favorizând gravitația, care va prelua controlul asupra stelei, strivind-o cu o forță extraordinară, ducând la o creștere bruscă a temperaturii în nucleul stelei, începând formarea elementelor mai grele decât fierul, fiecare transformare absorbând energie, favorizând în continuare gravitația, continuând strivirea stelei.

Temperatura continuă să crească în interiorul stelei, iar spațiul dintre nucleoni și electroni devine atât de mic, încât o parte dintre electroni sunt împinși în interiorul protonilor aflați la periferia nucleelor atomice, formând neutroni, în timp ce cealaltă parte de electroni se agită, respingându-se unii pe alții cu o forță mai puternică decât forța gravitațională. Atunci când gravitația comprimă steaua într-un volum relativ mic de spațiu, temperatura din interiorul stelei atinge punctul culminant, particulele miscându-se la viteze inimaginabile într-un spațiu atât mic, încât spațiul în sine nu va putea să mai țină în același loc atât de multă masă, astfel are loc cea mai mare explozie din univers: "Supernova".

Toate particulele și elementele masive create în acest proces, sunt dispersate în spațiu pe o rază de câțiva ani lumină, formând un peisaj multicolor comus dintr-o mulțime de elemente diferite. Acest peisaj lăsăt în urmă de o stea care a murit printr-o explozie de tipul "Supernova", este numit de către astronomi: "Nebuloasă planetară".

O nebuloasă poate fi rezultatul morții a mai multor stele masive aflate în vecinătate. Când o stea explodează în apropierea unei nebuloase, poate cauza ca o parte din materialul care alcătuiește nebuloasa, să se condenseze, ducând astfel la formarea altor stele, și eventual planete în jurul acestora.

Un alt tip de stele, sunt cele care au o masă medie. Soarele nostru ar fi un exemplu destul de bun. Astfel de stele trăiesc în jur de 10 miliarde de ani, și nu vor muri printr-o explozie supernova, ci vor forma o "Pitică albă" cu un diametru de aproximativ 20 de kilometrii.

În prezent, Soarele se află cam la jumătatea vieții sale, deci ne aștemptăm să mai trăiască încă 5 miliarde de ani de acum, problema însă va fi căci peste doar un miliard de ani, Soarele va devenii atât de mare încât toată apa de pe Pământ se va evapora, iar viața așa cum o știm noi, nu va mai putea supraviețui acelor condiții. Corona Soarelul va ajunge până la planeta Venus, închițind planeta Mercur complet. Acest proces este cauzat de respingerea elemetelor grele din nucleul Soarelui, precum carbonul, nitrogenul și oxigenul (elementele principale aflate în compoziția Soarelui peste 1 miliard de ani). Masa Soarelui fiind prea mică pentru a constitui îndeajuns de multă forță gravitațională care să poată ține Soarele la volumul actual, acesta se va extinde, pierzându-și treptat din masă și din temperatură.

Dacă Soarele ar fi avut companie o stea de tipul "Pitică albă", atunci aceasta ar fi absorbit cu ajutorul gravitației cantități de materie din Soarele aflat în perioada sa de dilatare, ducând la cresterea în masă a "Piticei albe". Deoarece o masă mai mare înseamnă și o presiune mai mare asupra nucleului, acesta fiind alcătuit din carbon, ar fi fost presat atât de mult încât s-ar fi transformat într-un nucleu de diamant, iar dacă masa Soarelui era îndeajuns de mare, putea cauza o explozie de tip "Supernova A". Acest lucru, însă nu va întâmpla în cazul Soarelui.

Nucleul care va rămâne după ce Soarele va muri, va începe să se răcească trepatat, ajung la o temperatură atât de mică încât poate fi atinsă cu mână liberă. Fiind compus din carbon, va avea o culoare întunecată, spre negru, primind denumirea de "Pitică neagră". Acest nucleu, însă, este unul foarte dens; o linguriță din acest material poate cântării până la câteva mii de tone.

Alte tipuri de stele mai putem întâlni în Univers, sunt: "Stelele neutronice", "Piticele maro" și "Găurile negre". Însă, mai exact, dacă definiția pentru o stea este un corp luminos care produce energie prin fuziune nucleară, atunci aceste tipuri de stele nu corespund definiției.

O "Pitică maro" este un tip de stea eșuată, care nu a mai avut îndeajuns de mult material în jurul său atunci când s-a format pentru a atinge o masă suficient de mare încât să poată produce fuziune nucleară. În general, aceste stele sunt numai de câteva ori mai mari decât planeta Jupiter. Unele "Pitice maro" produc energie prin fuziune nucleară, însă la o rată foarte scăzută, iar lumina produsă de acestea are o frecvența foarte mică, încadrându-se în zona microundelor și a razelor infraroșu.

O "Stea neutronică" este un tip foarte bizar de stea; este foarte masivă și foarte mică, cu un diametru de 5-10 kilometrii, formată în totalitate sau în mare parte din neutroni. O linguriță de astfel de material cântărește câteva miliarde de tone. Atunci când o stea masivă explodează, datorită presiunii foarte mari din nucleul stelei, formează neutroni prin împingerea electronilor în interiorul protonilor. Acest nucleu este atât de tare presat încât putem spune că este un neutron uriaș. O altă caracteristică specifică acestor tip de stele, este viteza foarte mare de rotire în jurul propriei axe. Unele se rotesc de la câteva ori pe minut, la câteva ori pe secundă. De asemenea, o "Stea neutronică", mai poartă denumirea și de "Pulsar" sau "Magnetar".

Cel mai bizar tip de stea din întregul Univers, este cu siguranță "Gaura neagră". Atunci când extrem de multă masă este comprimătă într-un spațiu extrem de mic, o "Gaură neagră" se va forma, unde viteza de scăpare de pe suprafața acesteia este mai mare decât viteza luminii, iar cum nimic nu poate depășii viteza luminii în Univers, nimic nu poate scăpa de pe suprafața unei "Găuri negre", nici măcar lumina.

Spre exemplu, viteza de scăpare de pe Pământ este de 11 km/s. Calculând, puteam afla că dacă am comprima întreaga planetă într-o sferă cu diametrul de 3 centimetrii, viteza de scăpare ar fi mai mare decât viteza luminii, formând astfel o "Gaură neagră".

Radioactivitatea

Se cunosc trei forme de radiație: alpha, beta și gamma.

1. Radiația alpha reprezintă un nucleu de heliu (adică doi protoni și doi neutroni împreună) fiind rezultatul unei dezintegrări nucleice a unui element instabil.
2. Radiația beta este un simplu electron rezultat din procesul de transformare a unui neutron într-un proton, un electron și un antineutrino.
3. Radiația gamma este o undă electromagnetică de frecvență foarte înaltă.

În acest capitol vom folosi unitatea de măsură electron-volt (eV), care este energia pe care o primește un electron de la un volt. Este o energie foarte mică pentru noi oamenii, nefiind afectați nici de o energie echivalentă cu un milion de electron-volți (MeV), dacă energia este uniform distribuită pe suprafața corpului nostru, însă 1MeV este o energie îndeajuns de puternică încât să distrugă câteva celule dacă este concentrată pe o suprafață mică de piele, iar durata de expunere este de câteva minute.

Denumire	Energie
Undele radio	0.000001 eV
Lumină vizibilă	1-3 eV
Undele ultraviolete	3-10 eV
Razele X	10 eV – 120000 eV (120 KeV)
Razele gamma	120 KeV – 10 MeV
Radiația beta	~5000 eV – 1 MeV
Radiația alpha	4 MeV – 8 MeV

Radiația alpha are o masă mult mai mare decât radiația beta, iar radiația gamma nu are masă pentru că este o undă electromagnetică.

Raza de acțiune a radiației alpha variază între 8 și 10 cm în aer și 0.2 milimetrii în piele, iar al radiației beta este de la 0 până la 9 metrii în aer și câțiva centimetrii în piele, însă daunele sunt mult mai scăzute decât în cazul radiației alpha datorită diferenței mari de masă. În schimb, radiația gamma are o rază foarte lungă de acțiune, însă factorul de calitate este egal cu cel al radiației beta.

Riscurile de expunere la radiațiile alpha și beta sunt relativ scăzute în exteriorul corpului, însă în cazul inhalării unui element radioactiv, riscul devine foarte mare. La radiația gamma, riscul poate fi ridicat în ambele cazuri dacă intensitatea și durata de expunere este suficient de mare.

Factorii de calitate indică potențialul ce îl are o particulă sau o radiație în a ne afecta pe noi oamenii. Razele X și gamma, împreună cu radiația beta, au un factor de calitate egal cu 1, în schimb radiația alpha are un potențial de 20 de ori mai mare, având o încărcătură pozitivă (2) și o masă de aproximativ 8000 de ori mai mare decât radiația beta, atrăgând oricare 2 electroni pe care îi gasește în cale, având potențialul de a cauza o mutație genetică prin alterarea moleculelor care alcătuiesc materialul genetic.

Alte particule ce pot rezulta din dezintegrarea atomilor, sunt: protonul cu un factor de calitate 10 și neutronul cu un factor de calitate 5.

Atomii instabili, precum Uraniul, au dus la crearea primei bombe atomice. Există mai mulți izotopi ai Uraniului, precum izotopul U238, care se găsește în cantități mult mai mari comparativ cu izotopul U235 folosit în crearea bombei atomice, pentru simplu fapt că este mai stabil; o jumătate din atomii U238 dezintegrându-se în aproximativ 4.5 miliarde de ani, în schimb ce atomii de U235 se dezintegrează la o rată mult mai mare.

Ce trebuie notat, este faptul că o bucățică mică formată din U235 nu va exploda atât de ușor pentru că neutronii rezultați din dezintegrarea nucleică vor ajunge la suprafața materialului, fară a despica și alți atomi, însă dacă mai mult material format din U235 este pus împreună, neutronii nu vor mai putea scăpa, ci vor despica nucleul atomilor vecini, care la rândul lor vor elibera neutroni, despicând nucleul altor atomi, ducând la o reacție în lanț, fiecare despicare nucleică producând o anumită cantitate de energie, dar care, adunându-se, va declanșa o foarte mare explozie, eliberând toată energia acumulată, împreună cu particulele de radiație rezultate din acest proces.

Principiul pe care a fost creată bomba atomică bazată pe U235, a fost un cilindru, într-un capăt conținând o cantitate sub-critică de U235, iar, în celălalt capăt, o cantitate mobilă de U235, care prin unirea celor două cantități, neutronii nu mai puteau ajunge la suprafață, cauzând explozia nucleară. Însă pentru unirea celor două cantități de Uraniu, a fost nevoie de o forță suficient de mare deoarece Uraniul este un element destul de dur; pentru acest lucru s-a folosit un explozibil chimic (TNT).

Jumătatea de viață

- reprezintă timpul în care jumătate din atomii unui material se dezintegrează în elemente mai ușoare.

Uraniul-238 se dezintegrează prin radiații alpha în aproximativ 4,5 miliarde de ani. Spre exemplu, dacă avem 200 de atomi de U238, după 4,5 miliarde ani vom mai avea numai 100, iar după înca 4,5 miliarde de ani vom avea numai 50, și tot așa. Nu toți atomii se dezintegrează deodată după exact 4,5 miliarde de ani, ci se dezintegrează spontan de-alungul acestui timp. Desigur, se poate observa clar că numărul atomilor care se dezintegrează afectează ceilalți atomi, astfel dacă numărul atomilor scade, și numărul dezintegrărilor scade.

Dacă avem o cantitate mare de material radioactiv, dar o parte din acesta fiind dezintegrată de-alungul timpului, putem aproxima cât va dura până când jumătate din acea cantitate se va dezintegra. Iar dacă cunoaștem „jumătatea de viață” a unui element radioactiv, putem calcula acum cât timp în urmă a început dezintegrarea atomică.

Există materiale care se dezintegrează mult mai repede. Un exemplu ar fi Radonul, care are o „jumătate de viață” de aproape 4 zile (3.82 zile, mai exact), și Poloniu-250, cu o „jumătate de viață” de 3 minute.

Energia rezultată din dezintegrarea unui kilogram de Radon-222, este echivalentă cu 130000 MeV.

Dacă am avea 5000 de atomi de Radon-222, putem calcula și vedem că peste 12 zile vom avea doar 625 de atomi, restul atomilor fiind Plumb-206. Acest proces poate fi calculat și invers; dacă avem 3750 de atomi de Plumb-206, și 1250 de atomi de Radon-222, știind că acum 4 zile erau de două ori mai mulți atomi de Radon, adică 2500, iar numărul atomilor de Plumb era cu 1250 mai puțin. Deci, în urmă cu 4 zile aveam 2500 de atomi de Plumb și 2500 de atomi de Radon, iar în urmă cu alte 4 zile, aveam 5000 de atomi de Radon și niciun atom de plumb, stabilind începutul dezintegrării ca fiind acum 8 zile.

Acestă metodă este folosită și pentru a determina cât de vechi este pământul, sau pentru a afla acum cât timp au trăit dinozaurii sau alte fosile găsite în interiorul pietrelor. Știind că viața pe pământ este bazată pe Carbon, moleculele care alcătuiesc celulele noastre au în componența lor Carbon-12, un izotop stabil, însa în oase se poate găsi în cantități reduse un izotop instabil al carbonului, numit Carbon-14 (având în componența sa 6 protoni și 8 neutroni), care este radioactiv și se dezintegrează după aproximativ 6000 de ani în Nitrogen-14 (7 protoni și 7 neutroni), printr-o radiație beta, transformând un neutron într-un proton. Nitrogenul fiind un gaz, în cele mai multe cazuri este practic imposibil să folosim metoda de mai sus pentru a determina timpul de când a început procesul dezintegrării, deoarece nitrogenul se va amesteca cu aerul, însă în unele cazuri când nitrogenul rămâne „prins” în interiorul unei pietre, atunci putem determina cantitatea de Carbon-14 și cantitatea de Nitrogen-14, calculând cu aproximitate timpul de când a început transformarea atomică.

Spațiul

Spațiul este un ingredient fundamental al Universului, împreună cu energia și timpul. Aproape toți cred că am auzit de teoria relativității a lui Albert Einstein, sau cel puțin de faptul că fotonii de lumină călătoresc întotdeauna la o viteză constantă: viteza luminii (aproape 300000 km/s). Poate v-ați întrebat „De ce?”, „De ce nu poate fi această viteză depășită?”, sau „De ce viteza luminii este întodeauna constantă?”. Aceste întrebari pot fi răspunse numai dacă înțelegem mediul prin care lumina călătorește.

Spre exemplu, atunci când aprindem farurile la mașină în timp ce călătorim cu o viteză de 50 km/h, viteza luminii va fi constantă; la viteza luminii nu se va adauga viteza mașinii, așa cum ar fi de așteptat. Acest lucru este valabil chiar dacă mașina ar fi mers cu spatele: din viteza luminii nu se va scădea viteza mașinii. Cum explicăm acest fapt?

Totul ține de spațiu. Pentru a înțelege de ce viteza luminii este constantă, sau pentru a avea o înțelegere intuitivă asupra teoriei relativității, imiginațivă lumina ca o particulă, având potențialul de a călătorii cu o viteză infinită, iar spațiul ca un mediu foarte dens, care nu permite o viteză mai mare de 300000 km/s din cauza acestei densități.

Revenind la exemplul anterior, cu privire la farurile mașinii, înțelegem de ce lumina nu încetinește când mergem cu spatele; ea având un potențial de viteză mult mai mare decât limita impusă de spațiu. Viteza luminii nu este constantă datorită fotonilor sau a electronilor, ci este constantă datorită spațiului care o limitează la viteza actuală, pe care noi am numit-o „viteza luminii”.

Această viteză nici o particulă nu o poate depășii, indiferent cât de mare energie potențială are. Dacă viteza luminii era constantă datorită fotonilor, ei ar fi încetinit atunci când noi mergeam înainte, și ar fi accelerrat atunci când noi mergem cu spatele pentru ca viteza luminii să rămână constantă, dar un foton nu ar avea de unde să știe acest lucru; el are doar energie și direcție, de unde rezultă că spațiul în sine îi controlează viteza prin așa numita „fricțiune cuantică” care este exercitată asupra tuturor particulelor aflate în mișcare.

„Și totuși, de ce viteza luminii este constantă?”, „Ce se întâmplă cu exactitate?” Atunci când mergem cu mașina și aprindem farurile, lumina încearcă să își marească viteza, încercând să adauge la viteza sa viteza mașinii, însă spațiul nu permite fotonilor de lumină să meargă mai repede, iar viteza mașinii se va adăuga doar ca energie potențială fotonilor de lumină, mărindu-le frecvența de oscilare.

În schimb, când mergem cu spatele și aprindem farurile, viteza luminii ar trebui să încetinească cu viteza mașinii, însă lumina încearcă tot timpul să accelereze, viteza ei reală fiind mult mai mare decât limita impusă de spațiu, astfel, accelerând, fotonii vor pierde energie, rezultând într-o micșorare a frecvenței de oscilare, deoarece, în funcție de energia unui foton, este determinată lungimea sa de undă și frecvența de oscilare a undei. Spre exemplu, atunci când energia unui foton scade, frecvența sa de oscilare scade, iar lungimea sa de undă crește.

Spectrul luminii începe cu fotonii de lumină care au o energie foarte mică și o lungime de undă foarte mare, fiind invizibili pentru noi oamenii, continuând cu lumina care are o energie din ce în ce mai mare și o lungime de undă din ce în ce mai mică. În capătul stâng al spectrului avem microundele, undele radio și undele infraroșu, apoi, îndreptându-ne spre celălalt capăt, întâlnim lumina vizibilă, cea pe care noi o putem vedea, apoi razele ultraviolete, razele X și razele gamma. Tot aici putem observa că lumina albastră are mai multă energie decât lumina roșie, astfel o creștere în energia unui foton, mărește frecvența acestuia, repozitionându-l spre capătul drep al spectrului optic.

Prin aer, prin apă, sau prin alte materiale transparente, lumina călătorește puțin mai încet decât sprin spațiul vid, deoarece fotonii traversează din atom în atom, fiind „absorbiți” de către electroni, dar fiind eliberați dacă nu au energia necesară electronului pentru al muta pe un alt strat de energie.

Distanța dintre straturile electronilor poate varia de la material la material. Spre exemplu, în moleculele care alcătuiesc sticla, distanța dintre straturile de energie ale electronilor este foarte mare, iar un foton de lumină vizibilă nu are îndeajus de multă energie să poată „excita” îndeajuns de mult un electron încât acesta să poată „sări” pe un alt strat de energie, iar din acest motiv sticla este trasparentă undelor de lumină vizibilă, însă este opacă undelor care au o energie mai mare, cum ar fi razele ultraviolete sau razele X.

În schimb, la un corp opac la lumină vizibilă, distanța dintre straturile de energie ale atomilor care îl acătuiesc este mai mică decât în cazul unui corp transparent, fotonii fiind absorbiți de către electroni, iar energia consumată de aceștia este folosită pentru a se muta pe un alt strat de energie, după care fotonul va fi reemis de către electron, însă cu o energie mai mică decât inițial, diferența de energie fiind direct proporțională cu distanța dintre straturile de energie ale electronilor.

Știind că o anumită lungime de undă este invers proporțională cu energia fotonului, în funcție de energia consumată de către electronii unui corp, acela va avea o anumită culoare, deoarece creierul uman interpretează frecvența luminii ca având o culoare anume; o frecvență mai mică este percepută ca o culoare roșiatică, în timp ce o frecvență mai mare este percepută ca o culoare albăstruie, în mijlocul acestor două culori situându-se culoarea verde, care împreună formează combinația tuturor celorlalte culori pe care noi oamenii le percepem.

Lumina

Ca să vedem avem nevoie de lumină. Ochii captează lumina, iar creierul o interpretează sub formă de culori în funcție de frecvență, și ca și luminozitate în funcție de intensitate.

Frecvența luminii este masurată în Hertzi (Hz). Un hertz înseamnă o acțiune pe secundă. Dacă batem din palme de 2 ori într-o secundă, putem spune că frecvența este de 2Hz. Dacă aveți un radio clasic în apropiere, veți vedea că are o scală gradată de la 80 și ceva până la 100 și ceva de KHz. Undele radio sunt unde electromagnetice, adică lumină, pentru că și lumina este tot o undă electromagnetică, doar că ochii umani percep doar o mică parte din spectrul electromagnetic, iar partea pe care o percepem, este exact partea spectrului electromagnetic în care Soarele emite cea mai multă lumină, sau altfel spus, Soarele emite cea mai multă lumină între anumite frecvențe pe care noi le putem vedea.

Desigur, cu toții am auzit de razele ultraviolete, însă nu le putem vedea pentru că au o frecvență prea mare pentru ochii noștrii. În schimb, undele radio sunt unde cu o frecvență mai mică decât putem noi vedea, iar lungimea de undă este invers proporțională cu frecvența.

Cu cât frecvența este mai mare, cu atât unda de lumină este mai mică, iar dacă frecvența scade, lungimea de undă crește. Ca să vizualizați acest lucru, imaginațivă un lac în care perpendicular cade un obiect. În apă se vor forma niște cerculețe. Distanța până unde ajung cerculețele într-o secundă, împărțită la numărul de cerculețe formate într-o secundă, reprezintă distanța în medie dintre cerculețe, ceea ce noi numim lungimea de undă, iar numărul de cerculețe formate într-o secundă, reprezintă frecvența.

Frecvența luminii poate fi calculată dacă se cunoaște lungimea de undă, după următoarea formulă:

                viteza luminii pe secundă

Frecvența = ----------------------------------

                    lungimea de undă

Iar lungimea de undă poate fi calculată, dacă se cunoaște frecvența luminii, folosind următoarea formulă:

                        viteza luminii pe secundă

Lungimea de undă = ---------------------------------

                          frecvența luminii

Lumina care are o frecvență mai mare, are o energie mai mare, iar unele raze de lumină pot fi foarte periculoase pentru noi, ducând la arsuri grave ale pielii datorită energiei sale care distruge celulele, în cazuri extreme cauzând mutații ireversibile în ADN, ducând la apariția cancerului de piele sau a cancerului intern.

Orice undă electromagnetică care are o energie mai mare sau egală cu cea a razelor ultraviolete ne poate afecta, riscul crescând cu frecvența undei și durata de expunere. Razele ultraviolete sunt periculoase dacă durata de expunere este îndeajuns de mare (în jur de câteva ore), însă pentru undele de frecvență mai mare, timpul de expunere poate fi mult mai mic pentru a cauza un efect similar.

La nivel fundamental, lumina este mult mai complicată decât pare, având o masă nulă, comportându-se atât ca și undă cât și ca particulă. Particula fundamentală de lumină poartă denumirea de foton (de aici și numele de „aparat foto”). Această particulă are o încărcătură electrică neutră, însă interacționează cu toate particulele care au o încărcătură electrică, fie pozitivă sau negativă, dar nu poate interacționa cu alți fotoni, decât indirect; un foton fiind capabil să se transforme în alte particule care au o încărcătură electrică, cum ar fi un electron și un pozitron (anti-partenerul electronului), iar un alt foton poate interacționa cu oricare dintre aceste două particule, înainte ca acestea să se anihileze reciproc, formând din nou un foton de lumină.

Viteza luminii este de, aproape, 300000 km/s, iar lungimea undei de lumină pe care noi oamenii o vedem, variază între 10^-7 metrii până la 10^-6 metrii (0.0001 și 0.001 milimetrii), iar lungimea undelor radio variază de la câtiva centimetrii lungime, la câtiva metrii (undele FM).

Molecula

O moleculă reprezintă un compus chimic, fiind formată din doi sau mai mulți atomi. Un exemplu familiar este apa, care este compusă din oxigen și hidrogen. Cea mai mică cantitate de apă este o singură moleculă: H2O, însemnând 2 atomi de Hidrogen și unul de Oxigen. Pe ultimul strat de energie, Oxigenul are 6 electroni, dar acest strat de energie permite maxim 8 electroni, iar un atom de Hidrogen are un singur electron. După cum putem observa, unui atom de Oxigen îi mai trebuie 2 electroni pentru a avea ultimul strat complet, însă nu îi poate atrage în jurul său deoarece are numai 8 protoni în nucleu, iar atracția pozitivă este anulată de cei 8 electroni pe care îi are: 2 pe primul strat de energie, iar 6 pe al 2-lea strat. Electronii a 2 atomi de hidrogen pot să completeze ultimul strat de electroni al Oxigenului, însă un atom de Oxigen poate să atragă un electron în jurul lui numai dacă devine un ion pozitiv, prin pierderea unuia sau mai mulți electroni, acest lucru fiind posibil la temperaturi ridicate când agitația dintre particule crește.

Ce se întâmplă cu adevărat în cazul apei, este puțin diferit. Atomii de Hidrogen sunt cei care își pierd singurii lor electroni, devenind ioni pozitivi, în esență fiind doar un singur proton, sau un proton și un neutron în cazul Deuteriului (un izotop al Hidrogenului), care va deveni atras de orice electron din apropriere, încercând să formeze o moleculă cu acesta. Dacă doi protoni întâlnesc un atom de oxigen, vor forma o moleculă de apă, fiind atrași mai întâi de electronii Oxigenului, împrumutând fiecare câte un electron de la acesta, făcându-l să devină un ion pozitiv, dar numai parțial, oscilând mereu între a fi un atom neutru și ion pozitiv. [...]

Orice moleculă poate fi distrusă dacă primește energie externă îndeajuns de mare încât să poată rupe legătura dintre unul sau mai mulți atomi. Un experiment care îl puteți face acasă constă într-un vas cu apă, un pahar cilindric subțire, o baterie de 9V și două conductoare electrice. Legați conductoarele la baterie, introduceți paharul cilindric în interiorul vasului cu gura în jos, lăsându-l să se umple cu apă până la jumătate. Acum luați cele două fire conectate la baterie, și indroduceți-le în paharul cilindric, dar să fie tot în apă. Lăsați acest experiment să stea așa o noapte, iar a doua zi faceți rost de o brichetă, luați paharul cu apă, ținându-l tot timpul cu gura în jos, pentru că îl el se găsește ceva important: Hidrogenul extras din moleculele de apă. Dacă aprindeți bricheta sub pahar, veți observa o flacără roșiatică, Hidrogenul fiind imflamabil în prezența Oxigenului, formând prin ardere noi molecule de apă.

Dacă aveți un tabel al elementelor în care este specificat și numărul de electroni pe fiecare strat de energie al fiecărui atom, puteți chiar dumneavoastră să intuiți ce molecule se pot crea folosind atomi la alegere. Spre exemplu, Sodiu, un metal alcalin ce conține un singur electron pe ultimul strat, se poate combina cu un alt atom precum Clorul, care are 7 electroni pe ultimul strat, formând clorura de sodiu, popular cunoscută ca "sarea de bucătărie". Este energetic favorabil pentru electroni să formeze straturi închise, Sodiul donând acel unic electron de pe ultimul strat atomului de Clor care formează un strat plin (sau închis) de electroni pe ultimul strat. Exact ca și în formarea moleculei de apă, Sodiul va deveni un ion pozitiv, iar Clorul unul negativ, formând împreună molecula de sare.

Imaginați-vă cum ar fi fost dacă noi eram compuși din elemente mai grele. Dacă în loc de Carbon, aveam la baza Silicon. Primul avantaj consta în faptul că puteam suporta temperaturi mult mai ridicate (între 100 și 300 de grade Celsius), iar sarea noastră de bucătărie ar fi fost Bromina de cupru. Folosiți tabelul periodic ca ajutor în acest exercițiu de imaginație.

Bromina de cupru este un praf verzui din care se poate extrage cuprul la temperaturi mari, ceea ce a dus la începerea erei de bronz, bronzul fiind un aliaj între Cupru și Staniu. Acest aliaj este mult mai puternic decât Cuprul sau Staniul separat, din cauza faptului că Staniul este puțin mai mare decât atomul de Cupru, iar, în aliaj, Staniul are rolul de a solidifica Cuprul. Deși procentul Staniului în bronz este mult mai mic decât cel al Cuprului, el este pozitionat strategic, întărind legăturile între moleculele de Cupru, reducând maleabilitatea.

O moleculă poate fi formată și din atomi de același fel, cum ar fi 2 atomi de Hidrogen, fiecare împrumutând celuilalt câte un electron pentru a avea fiecare un strat închis, care permite maxim 2 electroni. Alt exemplu ar fi Oxigenul din aer, care se găsește sub forma unei molecule formate din doi atomi de Oxigen, iar în stratul de ozon putem găsi molecule compuse din 3 atomi de Oxigen. De asemenea, există și molecule mult mai complexe formate din mii sau chiar milioane de atomi. Un exemplu de astfel de moleculă este ADN-ul, care se găsește fiecare celulă a corpului nostru.

Electronul

Mic, ușor, cu o sarcină electrică negativă, dar responsabil pentru tot ceea ce există în jurul nostru. Fară această particulă, chimia nu ar fi fost posibilă, și totodată nici biologia. Curentul electric pe care noi îl folosim în viața de zi cu zi este tot un produs al electronilor, mai exact mișcarea acestora dintr-un atom în altul de-alungul unui conductor electric.

Electronii sunt așezați în jurul nucleului pe diferite straturi de energie. Ultimul strat este cel de care electricienii sunt interesați cel mai mult. Un bun conductor electric este acela cu un număr redus de electroni (1 sau 2) pe ultimul strat. Trebuie reținut faptul că electronii nu se pot atinge între ei, deșii forța gravitațională încurajează acest lucru, respingerea electromagnetică, care este de aproximativ de un milion de miliarde de miliarde de miliarde de miliarde de ori mai puternică (10^42), îi ține depărtați.

Electronul este, de asemenea, responsabil pentru tot spectrul luminii, de la microunde până la razele gamma (unde de frecvență foarte înaltă).

În mecanica quantică, toate particulele au “dublă personalitate”, comportându-se atât ca particulă cât și ca undă tri-dimensională. Acum ceva timp, când a fost descoperit curentul electric, oamenii își imaginau electronii precum un lichid care trece prin fire, ceea ce nu e chiar atât de greșit precum ne imaginăm, însă noul model este mult mai detaliat și oferă explicații mult mai detaliate referitoare la efectele produse de această mică particulă.

Știm cu toții că aerul nu conduce curentul electric, pentru că dacă l-ar fi condus, electronii din firele neizolate ar fi pătruns în mediul aerian fără niciun fel de ezitare. Însă întrebarea este de ce nu poate curentul electric să treacă prin atomii care alcătuiesc aerul. Răspunsul ține tot de numărul de electroni aflați pe ultimul strat al atomilor. Răsturnând afirmația precedentă care spune că cele mai bune conductoare electrice au între unul și doi electroni pe ultimul strat, putem spune că cele mai bune izolatoare electrice sunt elementele cu un număr maxim de electroni pe ultimul strat (8) – adică gazele nobile care nu interacționează cu alte elemente, neformând molecule, aflându-se aproape tot timpul în stare gazoasă, putând fi condensate sub formă de lichid la temperaturi foarte apropiate de zero absolut (-273.15 C).

Curentul electric, energia statică și magnetismul sunt rezultate ale electronilor, însă fiecare funcționează diferit. După cum am putut vedea mai devreme, electronii se resping unii pe alții, având sarcină electrică identic-negativă. Direcția lor de mișcare într-o singură direcție creează ceea ce noi numim curentul electric continuu, care în același timp crează și un câmp magnetic în jurul conductorului prin care trece. Acest câmp poate fi folosit pentru a schimba direcția de mișcare a electronilor din anumite metale precum fierul, cobaltul, nichelul, oțelul și alte câteva metale rare, ducând la crearea unui electromagnet care va funcționa atât timp cât curentul electric trece prin acel conductor în aceeași direcție.

Un electromagnet simplu poate fi create prin înconjurarea unui cui de fier cu un conductor precum cuprul (de preferat, să fie izolat), apoi trebuie conectate capetele conductorului la o baterie cu un voltaj suficient (≥9V). Electronii vor parcurge traseul de la semnul negativ (-) al bateriei spre semnul pozitiv (+), unde sunt așteptați de ioni pozitivi, formând atomi cu o sarcină electrică neutră. În tot acest timp, atomii conductorului sunt într-o continuă mișcare, creând rezistență electrică electronilor care parcurg traseul lor din atom în atom, de aceea este recomandat ca tot ceea ce este electric să fie păstrat la temperaturi cât mai scăzute, pentru a reduce rezistența electrică cauzată de agitarea atomilor. Tot din acest motiv, cele mai bune conductoare electrice, numite super-conductoare, sunt răcite la temperaturi mai mici de -200 C cu ajutorul gazelor lichefiate (nitrogen sau heliu), înlăturând în totalitate rezistența electrică.

Neutronul

Un neutron este o particulă cu o sarcină electrică neutră. Este puțin mai greu decât un proton, dar rația de masă dintre aceștia este mai decât 1/1000, însă este foarte importantă.

Durata de viață a unui neutron liber (care nu face parte dintr-un nucleu), este de aproximativ 10 minute, după care se dezintegrează într-un proton, un electron și un anti-neutrino, plus puțină energie rezultată în urma acestui proces, de unde rezultă că un neutron este mai greu decât suma maselor particulelor în care se poate dezintegra, deoarece energia poate fi transformată în masă și viceversa, însă cu rată de schimb extrem de mare. Pentru a obține puțină masă, avem nevoie de foarte multă energie, iar pentru a obține multă energie, avem nevoie de relativ puțină masă.

Un neutron pierde energie atunci când se alătură unui nucleu. În consecință va avea mai puțină masă-energie decât un neutron liber, acest lucru nepermițându-i să se dezintegreze atunci când face parte dintr-un atom.

Masa de repaus a unui neutron calculată sub forma de energie, este egala cu: 939566 MeV.

Protonul

Protonul, după cum am văzut în capitolul anterior, face parte din nucleul unui atom, având o încărcătură electrică pozitivă și o masă de 1836 de ori mai mare decât masa unui electron. Numărul de protoni dintr-un element definesc exact acel element. Dacă înlăturăm un singur proton dintr-un atom de carbon, vom avea un atom de Bor (mai exact un izotop – Bor 11), iar dacă adaugăm un proton unui atom de platină, vom obține aur, însă vom vedea că acest lucru nu este posibil decât prin fuziune nucleară – elementele mai grele decât fierul fiind create în timpul unei explozii de tip Supernova. Mai multe despre acest subiect în capitolul “Stele”.

Cu toții cred că am auzit de acceleratorul de particule de la Geneva (LHC – Large Hadron Colider), locul unde fizicienii accelerează hadroni (o categorie de particule care include și protonii) la o viteză de 99.99999% din viteza luminii, urmând apoi să intre în coliziune unii cu alții, fapt care duce la formarea unor noi particule, incluzând particule de anti-materie, dar care se dezintegrează la foarte scurt timp dupa coliziune. Pentru un proton, anti-partenerul său se numește anti-proton, iar când aceste două particule intră în contact una cu alta, se anihilează reciproc, producând energie sub formă de radiație gamma (un flux puternic de lumină cu o lungime de undă extrem de scurtă, fiind foarte energetică), de aceea anti-materia nu poate fi stocată într-un recipient format din materie, ci numai într-un câmp magnetic foarte puternic, departe de orice contact cu materia din care suntem noi formați.

Un hadron, după cum am specificat mai sus, este o categorie de particule care include orice particulă mai grea decât un lepton. Un lepton fiind o categorie de particule ușoare care include electronii, pozitronii si muonii. Pariculele cu o masă mai mare decât leptonii sunt împărțite în două mari categorii: mezonii și barionii. Din ultima categorie fac parte protonii și neutronii (adică particulele formate din 3 quarți).

Masa protonului se presupune ca fiind dată de cele 3 particule care îl alcătuiesc. Modelul standard al particulelor arată că un proton este alcătuit din doi quarți-up și un quark-down, în timp ce un neutron este compus dintr-un quark-up și doi quarți-down.

Dacă îi dăm unui quark-up o valoare pozitivă de 1, iar unui quark-down o valoare negativa de -0.5, putem calcula încărcătura electrică a unui proton și încărcătura electrică a unui neutron:

Proton: 1+1-0.5 = 1.5
Neutron: 1-0.5-0.5 = 0

Ceea ce rezultă că protonul are o sarcină electrică pozitivă, în timp ce neutronul este neutru, având o sarcină electrică nulă.

Dimensiunea unui proton e de 10^-15 metrii (0.000000000001 milimetrii), iar masa de repaus este de: 938272 MeV. Un electron-volt reprezintă energia primită de un electron atunci când este respins de un volt – spre exemplu, fotonii de lumina vizibilă, pe care noi îi vedem, au o energie cuprinsă între 1 si 3 eV.

Atomul

Cu toții am auzit de cuvântul “atom”, însă destul de puțini știm cu adevărat ce este acesta. Cuvântul “atom” provine din limba greacă și înseamnă “nedivizibil” (“a” = “ne”, “tomos” = “divizibil”), dar după cum vom vedea în capitolul “Fisiune nucleară”, atomul a fost „despicat”. Acest lucru a dus și la crearea primei bombe atomice.

În momentul scrierii acestei cărți (08 Mai 2012) se cunosc 118 elemente diferite, ultimele fiind ansamblate în interiorul acceleratoarelor de particule, existând pentru câteva fracțiuni de secundă, după care dezintegrându-se în elemente mai ușoare.

Cel mai simplu și cel mai comun element din Univers este Hidrogenul (H), fiind compus dintr-un electron aflat pe primul strat de energie în jurul unui proton. Primul strat de energie permite spațiu pentru maxim doi electroni. Vom afla în capitolul intitulat “Molecula” de ce acest element este capabil să creeze diferiți compuși chimici, în timp ce alți atomi, precum Heliul, nu au această capacitate, decât dacă sunt ionizați pozitiv prin înlăturarea unuia sau mai mulți electroni.

Un atom este compus dintr-un nucleu care constituie cea mai mare parte din masa unui atom, fiind alcătuit din protoni și neutroni, acestia fiind înconjurați de un “norișor” de electroni aflați la o distanță foarte mare de centrul atomului. Dacă un nucleu ar avea mărimea unei mingi de fotbal, cel mai apropiat electron s-ar afla la o distanță de 800 de metrii, iar acest spațiu care separă electronii de nucleu, este în mare parte gol, cu excepția energiei electromagnetice care îl străbate.

Când a fost descoperit nucleul unui atom de aur, a fost nevoie de repetarea experimentului de foarte multe ori pentru a se ajunge la concluzia că atomul are într-adevăr un nucleu. Acest experiment a constat în “bombardarea” unei folii de aur cu particule rezultate din dezintegrarea unui element radioactiv. Un exemplu de astfel de dezintegrare ar fi cea a Radonului (86 protoni, 136 neutroni) în Poloniu (84 protoni, 134 neutroni) printr-o radiație de tipul “alpha” constând într-un nucleu de Heliu (2 protoni + 2 neutroni). (Puteți citi mai multe despre acest proces în capitolul “Radioactivitatea”). Acest nucleu de Heliu trecea prin acea folie subțire de aur făra să întâmpine niciun fel de rezistență, dar câteodată era ricoșat în altă direcție. Acest lucru se întâmpla atunci când radiația alpha se apropia de nucleul unui atom de aur. Nu se ciocnea cu nucleul, ci era respinsă de încărcătura pozitivă a nucleului de aur datorită faptului că ambele nuclee aveau o încărcătură pozitivă, dar atunci când radiația alpha trecea fara să îi fie schimbată traiectoria, trecea prin acel spațiu gol dintre electronii și nucleul unui atom de aur.

Pentru a înțelege cu adevărat un atom, trebuie să înțelegem cât de mic este acesta. Un atom este foarte mic, asta e clar, dar particulele care îl alcătuiesc sunt cu mult mai mici. Dacă am calcula cât volum ar ocupa toate particulele care alcătuiesc întreaga omenire, excluzând spațiul atomic, ar rezulta ca am putea comprima întreaga umanitate în volumul unui simplu măr, dar care ar cântări tot atât de mult cât cântăresc în prezent toți oamenii din lume. (acest lucru este posibil numai dacă în acest proces de comprimare nu s-ar declanșa procesul de fuziune nucleară, ceea ce ar rezulta în foarte multă energie și tot odată o pierdere de masă după ecuația celebrului fizician, Albert Einstein: E = mc^2)

Cât de mic este cu adevărat un atom? Foarte mic, însă cel mai bun răspuns e: “depinde care atom”. Nu orice atom e la fel de mare sau la fel de greu. Spre exemplu, Uraniul este cu mult mai greu decât Hidrogenul pentru simplu fapt că are mai mulți nucleoni (particule care alcătuiesc nucleul – protoni și neutroni), dar în același timp este și mai mare, însă dintr-un motiv diferit: Uraniul are mai multe straturi de electroni (mai exact: 7), iar raza unui atom este calculată de la cel mai îndepărtat electron de nucleu, pana la centrul atomului.

Electronii uraniului sunt așezați după următoarea configurație:

Straturile de energie	Numărul actual de electroni	Numărul maxim de electroni
1.	2	2
2.	8	8
3.	18	18
4.	32	32
5.	21	32
6.	9	18
7.	2	8

Pentru a vizualiza un atom, oamenii de știință folosesc un dispozitiv numit electronmicroscop care trimite un flux de electroni spre un obiect, dar cum doi electroni nu se pot atinge niciodată pentru că au o încărcătură electro-magnetică identică (negativă), acel flux este respins înapoi, apoi este colectat de un ecran special pe care se va forma o imagine care reprezintă forma atomilor.

Revenind la întrebarea precedentă, “Cât de mic este un atom?”, putem spune câ în medie un atom are diametrul de 10^-10 metrii. (0.0000001 milimetrii). Ca analogie, rația dintre un măr și planeta Pământ, este aproape identică cu rația dintre un atom și un măr. Atomul este cu adevărat foarte mic.

Un atom de obicei e neutru, adică are la fel de mulți electroni (particule negative), cât are și protoni (particule pozitive). Dacă înlăturăm un electron, vom avea un ion pozitiv, însă pentru puțin timp, pentru că acel loc liber va fi ocupat de primul electron liber întâlnit de atom.

Prefață

Această carte a fost scrisă ca răspuns la nenumăratele întrebări puse de-a lungul timpului de către diferiți oameni interesați să cunoască cu adevărat cum funcționează Universul în care noi toți trăim.

Ca și introducere, în prima parte a acestei cărți vom discuta despre particulele elementare care alcătuiesc tot ceea ce vedem în jurul nostru, apoi vom continua să explorăm lucruri mai complexe, precum moleculele, trecând treptat la corpuri cerești, apoi explorând bizarele concepte care domină spațiul și timpul în cel mai fundamental mod, incluzând aici gravitația și celelalte forțe.

Cartea nu necesită anumite cunoștiințe în domeniul fizicii sau al astronomiei pentru a putea fi înțeleasă, însă aceste cunoștiițe ar putea avantaja cititorul în a înțelege cu mai multă ușurință diversele concepte descrise în capitolele ce urmează.

Dacă se întâmplă să aveți la îndemână un tabel al elementelor chimice, vă recomand să îl luați lângă dumneavoastră pentru că vom avea nevoie de el în prima parte a acestei cărți.

Drumul pe care îl vom parcurce împreună va fi unul relaxant și distractiv. Limbajul folosit în scrierea acestei cărți este unul familiar/prietenesc, împletit pe alocuri cu un limbaj științific, dar urmat îndeaproape de definiția termenilor necunoscuți care sunt specifici unui anumit domeniu de studiu.