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Über 400 Begriffe rund um die Relativitätstheorie und ihre Anwendungen, von "absolute Bewegung" bis "Zwillingsproblem" - auswählbar z.B. über diese Buchstabenliste:

 absolute Bewegung

Bewegung lässt sich zum einen relativ zu anderen Objekten messen - ein fahrender Zug bewegt sich relativ zur Erde; umgekehrt bewegt sich auch die Erde relativ zu dem betreffenden Zug. Gibt es auch absolute Bewegung - kann ein Beobachter in einer abgeschlossenen Kabine ohne Bezug auf irgendwelche äßeren Objekte allein durch physikalische Experimente feststellen, ob er sich in Bewegung oder in Ruhe befindet? Das hypothetische Bezugssystem für solche absolute Bewegung heißt auch absoluter Raum.

Mit der Speziellen Relativitätstheorie setzte sich die Vorstellung durch, dass es keine absolute Bewegung gibt. In dieser Theorie sind alle Inertialbeobachter gleichberechtigt; jeder von ihnen kann mit gleichem Recht behaupten, er befän;de sich in Ruhe. Es gibt keine physikalischen Experimente, anhand derer sich zwischen den Bewegungszuständen der verschiedenen Inertialbeobachter unterscheiden ließe (so die Aussage des Relativitätsprinzips).

 Absoluter Nullpunkt

Die niedrigstmögliche Temperatur. Physikalisch gesehen ist die Temperatur ein Energie-Mittelwert. Die Temperatur eines Gases beispielsweise ist proportional zum Mittelwert der Bewegungsenergie; der absolute Nullpunkt wäre erreicht, wenn sich die Teilchen überhaupt nicht mehr bewegten.

Der absolute Nullpunkt liegt bei -273,15 Grad der Celsius-Temperaturskala und bildet den Ausgangspunkt der Kelvin-Skala.

 Abstand

Für den normalen dreidimensionalen Raum kennen wir ihn alle: den Abstand, eine Maßzahl, die sich jedem Punktepaar des Raumes zuordnen lässt und angibt, wie weit die beiden Punkte voneinander entfernt sind. Diese Art von Maßzahl lässt sich auch auf Räume mit weniger oder mehr als drei Dimensionen verallgemeinern.

Auch für die Raumzeit lässt sich ein Abstandsbegriff definieren. Je nachdem, um welche zwei Raumzeitpunkte es sich handelt, gibt dieser so genannte relativistische Abstand eine Art zeitlichen Abstand zwischen den Raumzeitpunkten an, eine Art rämlichen Abstand, oder er gibt dem Umstand wieder, dass beide Raumzeitpunkte auf der Weltlinie ein und desselben Lichtsignals liegen.

 

 

 abzählbar

Eine Menge heißt abzählbar, wenn sich eine eindeutige Vorschrift angeben läßt, ihre Elemente durchzunummerieren (sprich, jedem Element eine natürliche Zahl 1,2,3,... zuzuordnen). Jede Menge mit nur endlich vielen Elementen ist abzählbar. Mengen mit unendlich vielen Elementen können abzählbar oder nicht abzählbar ("überabzählbar") sein (abzählbar, aber unendlich ist beispielsweise die Menge der natürlichen Zahlen selbst; überabzählbar ist die Menge der Punkte eines kontinuierlichen Raumes).

 AE

Abkürzung für Astronomische Einheit, siehe dort.

 Aggregatzustand

Ein und dieselbe Portion Materie kann je nach den äußeren Verhältnissen (etwa: je nach Temperatur) ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Die wichtigsten Zustandsformen sind für ein weites Spektrum an Materiesorten dieselben und heissen Aggregatzustände: fest, flüssig, gasförmig oder plasmaartig. Bei sehr geringer Temperatur formen die Atome der Materie einen formstabilen Festkörper der, erhöht man die Temperatur, zu einer Flüssigkeit schmelzen kann, die bei noch höherer Temperatur zu einem Gas wild durcheinander flitzender Atome und/oder Moleküle wird und bei noch höherer Temperatur, wenn die Atome desintegrieren und sich ihre Elektronen von den Atomkernen lösen, zu einem Plasma wird.

 Akkretionsscheibe

Wenn Gas, Staub oder andere Arten von Materie auf ein kompaktes, massives Objekt zufallen (etwa ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern), dann bildet sich in der Regel eine Materiescheibe rund um das Zentralobjekt, eben die Akkretionsscheibe.

Die Energie, die die Materie beim Fallen gewinnt, wird in Wärmeenergie der Akkretionsscheibe umgesetzt, und Akkretionsscheiben sind daher in der Regel sehr heiß. Die Wärmestrahlung von Akkretionsscheiben ist daher ein wichtiges Hilfsmittel, um Neutronensterne oder Schwarze Löcher aufzuspüren. Für die Materie führt die innere Reibung innerhalb der Scheibe dazu, dass sie weiter und weiter zum inneren Scheibenrand spiralt und letztendlich auf das kompakte Objekt stürzt oder, im Falle Schwarzer Löcher, durch den Ereignishorizont fällt.

 aktive Galaxienkerne

Die Kernregionen junger Galaxien können heftige Aktivität entfalten, die mit gewaltigen Energieausstößen einher geht. Beispiele sind sogenannte Radiogalaxien und Quasare.

Energiequelle ist nach heutiger Auffassung das supermassive Schwarze Loch im Galaxienkern. Hintergrundinformationen dazu, wie das Schwarze Loch die Freisetzung so großer Mengen an Strahlungsenergie bewirkt, liefert das Vertiefungsthema Glühende Scheiben: Wie Schwarze Löcher ihre Nachbarschaft zum Leuchten bringen.

 aktive schwere Masse

Siehe schwere Masse

 Albert-Einstein-Institut

Forschungsinstitut der Max-Planck-Gesellschaft, das sich mit Forschungen zur Einsteinschen Gravitationstheorie beschäftigt - von den mathematischen Grundlagen über die Astrophysik der Gravitationswellen bis zur Quantengravitation. Das 1995 gegründete Institut befindet sich im Ortsteil Golm in Potsdam. Ein Teilinstitut in Hannover, das der Forschung mit dem Gravitationswellendetektor GEO 600 gewidmet ist, kam 2002 hinzu.

Webseiten des AEI
Webseiten des AEI-Teilinstituts Hannover

 Allgemeine Relativitätstheorie

Albert Einsteins Theorie der Gravitation; eine Weiterentwicklung der speziellen Relativitätstheorie.

Eine Einführung in die Grundlagen der Allgemeinen Relativitätstheorie bietet der Abschnitt Allgemeine Relativitätstheorie von Einstein für Einsteiger.

Weitergehende Informationen zu ausgewählten Aspekten der allgemeinen Relativitätstheorie und ihrer Anwendungen bieten unsere Vertiefungsthemen, und zwar die Kategorien Allgemeine Relativitätstheorie, Gravitationswellen, Schwarze Löcher & Co., Kosmologie und Relativität und Quanten.

 Alphateilchen

Anderer Ausdruck für nackte Atomkerne des Elements Helium, die aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen.

 Amplitude

Für eine sich periodisch ändernde physikalische Größe: das Maximum, das diese Größe während einer gegebenen Periode erreicht. Das einfachste Beispiel ist das einer Sinusschwingung, wie in der nachfolgenden Abbildung dargestellt:

 

Sinuskurve mit zusaetzlich eingezeichneter horizontaler Linie, die das Maximum des Sinus markiert.

Mit der Zeit (die in der Abbildung waagerecht von links nach rechts aufgetragen ist) pendelt die Auslenkung des schwingenden Systems immer wieder zwischen ihrem Maximalwert und ihrem Minimalwert hin und her.

Je nach Art der betreffenden Schwingung oder Welle hat die Amplitude unterschiedliche Bedeutungen. Für ein hin und her schwingendes Pendel ist die Amplitude der maximale Winkel zwischen der Pendelschnur und der Senkrechten. Für eine elektromagnetische Welle ist die Amplitude der maximale erreichte Wert des elektrischen Feldes oder, äquivalent dazu (da die beiden Maxima direkt zusammenhängen) das Maximum des Magnetfeldes. Bei einer (schwachen) Gravitationswelle ist die Amplitude ein Maß dafür, welche Entfernungsänderungen die Gravitationswelle bewirkt - beim Durchgang einer Welle mit der Amplitude A werden Entfernungen maximal um einen Faktor (1+A/2) gestreckt und um einen Faktor (1-A/2) gestaucht.

Amplituden können sich mit der Zeit ändern. Bei einem einfachen Pendel beispielsweise wird die Luftreibung dazu führen, dass der Pendelschlitten bei jedem Durchgang etwas weniger weit ausgelenkt wird als beim vorigen Mal. Die Amplitude einer Welle wird außerdem vom Ort abhängen: Im allgemeinen nimmt sie mit zunehmender Entfernung zur Quelle ab.

 Antiteilchen

Es ist eine allgemeine Eigenschaft von Theorien, die Spezielle Relativitätstheorie und Quantentheorie verbinden, dass sie zu jeder Teilchensorte eine Sorte von Antiteilchen vorhersagen. Zu den Elektronen existieren als Antiteilchen die Positronen, zu den Protonen gehören die Antiprotonen, usw.

Allgemein gilt, dass Antiteilchen dieselbe Masse besitzen wie die zugehörigen Teilchen, aber entgegengesetzte Ladungen; beispielsweise haben Elektronen und Positronen dieselbe Masse, aber die Elektronen sind elektrisch negativ geladen, die Positronen elektrisch positiv. Bei Teilchen, die gar keine Ladung tragen, sind Teilchen und Antiteilchen identisch.

 Aphel

Sonnenfernster Punkt auf der Ellipsenbahn eines Planeten oder anderen Himmelskörpers, der um die Sonne kreist. Der sonnennächste Punkt heißt Perihel. In Bezug auf die Allgemeine Relativitätstheorie interessant, weil diese vorhersagt, dass sich Aphel und Perihel bei der Bahnbewegung leicht verschieben und ihrerseits um die Sonne wandern sollte, siehe relativistische Periheldrehung.

 Äquivalenz von Energie und Masse

Siehe Masse-Energie-Äquivalenz

 Äquivalenzprinzip

Eines der Grundpostulate der Allgemeinen Relativitätstheorie: In einer kleinen Raumregion rund um einen Beobachter, der sich in einem Gravitationsfeld im freien Fall befindet, gelten in guter Näherung und über einen nicht allzu langen Beobachtungszeitraum hinweg dieselben physikalischen Gesetze wie bei völliger Abwesenheit der Gravitation. Mehr dazu findet sich im Vertiefungsthema Kabine, Schwerkraft und Rakete: Das Äquivalenzprinzip; wie die Allgemeine Relativitätstheorie vom Äquivalenzprinzip zu einer allgemeineren Beschreibung der Gravitation kommt, steht in Gravitation: Vom Fahrstuhl zur Raumzeitkrümmung.

Auch ohne Hinzunahme des Formalismus der Allgemeinen Relativitätstheorie lassen sich direkt aus dem Äquivalenzprinzip bereits eine Reihe (zum Teil allerdings nur näherungsweise gültiger) physikalischer Aussagen etwa zur Gravitations-Rotverschiebung und zur Lichtablenkung ableiten (mehr zu letzterer bietet das Vertiefungsthema Vom Äquivalenzprinzip zur Lichtablenkung).

 Astronomische Einheit

Für Distanzen innerhalb des Sonnensystems übliche Längeneinheit, der mittlere Abstand der Erde von der Sonne, abgekürzt AE. Dabei gilt:

1 AE = 149,5985 Millionen Kilometer

= 8,3 Lichtminuten.
 Äther

In der Physik des 19. Jahrhunderts: Hypothetisches Medium, in dem sich Licht und andere Arten elektromagnetischer Strahlung als Wellen ausbreiten. Die Existenz des Äthers warf die Fragen auf: Bewegt sich die Erde relativ zu diesem Medium? Wenn ja, wie schnell? Läßt sich diese Bewegung anhand von Messungen der Lichtausbreitung nachweisen? Einsteins Spezielle Relativitätstheorie, in der der Wert Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Bewegung der Quelle und des Beobachters (genauer: des Inertialbeobachters) ist machte das Konzept des Äthers überflüssig.

 Atom

Die Materie, die wir aus dem Alltag kennen, besteht aus kleinsten Einheiten, den Atomen - die Luft, die wir atmen, besteht aus durcheinanderfliegenden Atomgrüppchen, die Plastiktastatur meines Computers aus verknälten Atomketten, die Metallunterlage, auf der er ruht, ist ein Kristall gitterförmig angeordneter Atome. Dabei spielen in unserem Alltag weniger als hundert verschiedene Atomsorten (synonym: chemische Elemente) eine Rolle.

Jedes Atom besteht aus einem Atomkern, den eine Wolke aus Elektronen umgibt. Im Atomkern sitzt der überwiegende Teil der Masse des Atoms; die Elektronen bestimmen, wie das Atom an andere Atome binden kann (synonym: seine chemischen Eigenschaften). Jedes chemische Element lässt sich über die charakteristische Zahl von Protonen seier Atomkerne charakterisieren. Atome, die einen Teil ihrer Elektronenhülle verloren haben, heissen Ionen. Da Atome sehr klein sind (Atomdurchmesser liegen in der Region von einem Zehntel Milliardstel Meter = 10-10 Meter), muss man zu ihrer näheren Beschreibung die Quantentheorie heranziehen.

 Atomkern

Superdichte Zentralregion eines Atoms, besteht aus Protonen und Neutron, die durch Kernkräfte zusammengehalten werden. Die Zahl der Protonen bestimmt, um welches chemische Element es sich handelt.

Typische Atomkerndurchmesser liegen in der Region von einem Billiardstel Meter = 10-15 Meter. Atomkerne sind damit rund hunderttausend Mal kleiner als Atome.

 Atomuhr

Atomuhren sind die derzeit ganggenauesten und zuverlässigsten Uhren. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie ihren Takt direkt aus atomaren Vorgängen ableiten, bei denen elektromagnetische Strahlung mit fester, durch die physikalischen Gesetze eindeutig festgelegter Frequenz entsteht. Bei Cäsium-Atomuhren beispielsweise verwendet man dieselben atomaren Vorgänge, über die auch die Zeiteinheit Sekunde des internationalen Einheitensystems definiert ist, bei Wasserstoffmaser-Uhren bestimmte Übergänge in den Elektronenhüllen von Wasserstoffatomen.

Atomuhren bilden das Rückgrat der Weltzeit UTC; nähere Informationen dazu finden sich im Vertiefungsthema Wie Zeit gemacht wird.

 Atomzeit

Siehe TAI (Internationale Atomzeit)

 Auger-Observatorium
Siehe Pierre-Auger-Observatorium