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Lexikon

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

 de Sitter-Präzession

Siehe Präzession, de Sitter-

 Deuterium

Deuterium ist die Bezeichnung für "schweren Wasserstoff", also für Wasserstoff, bei dem die Atomkerne zusätzlich zu dem für Wasserstoff charakteristischen einzelnen Proton noch ein Neutron enthalten. Ein solcher Atomkern heisst Deuteron.

Im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie ist Deuterium vor allem von Interesse, da es bei der Entstehung der leichten Elemente im frühen Universum (primordiale Nukleosynthese) eine wichtige Rolle spielt.

 Deutsches Elektronensynchrotron (DESY)

Forschungszentrum für Elementarteilchenphysik, gegründet 1959, angesiedelt in Hamburg. Betreibt u.a. den Teilchenbeschleuniger HERA.

Webseiten des DESY
DESYs Kworkquark - allgemeinverständliche Einführung in die Teilchenphysik.

 Dichte

Im engeren Sinne synonym zu Massendichte: Die mittlere Massendichte der Materie in einer Raumregion ist die Masse der in der Region enthaltenen Materie, geteilt durch das Volumen der Region.

Allgemeiner kann Dichte auch andere physikalische Größen betreffen: Die Energiedichte in einer Raumregion beispielsweise ist die Menge der in der Region enthaltenen Energie, geteilt durch das Volumen.

 Diffusion

Gase oder Flüssigkeiten bestehen aus Molekülen, die sich ungeordnet durcheinanderbewegen. Sind Gas oder Flüssigkeit nicht auf einen Raumbereich eingeschränkt (etwa durch die Wände eines Behälters), dann führen diese Bewegungen dazu, dass die Moleküle mit der Zeit immer weiter auseinanderlaufen. Dieses Auseinanderlaufen heißt Diffusion.

 Dimension

Anzahl der unabhängigen Richtungen innerhalb einer Menge von Punkten, alternativ: Anzahl der Koordinaten die angegeben werden müssen, um einen Punkt der Menge eindeutig zu benennen.

Beispiele:

Eine Linie ist eindimensional. Auf ihr gibt es nur eine Richtung (eine Gegenrichtung wird dabei nie extra mitgezählt): Vor-Zurück. Eine einzige Zahlenangabe reicht, um einen Punkt auf der Linie zu definieren - so weiss etwa die Polizei bei einer Kilometerangabe auf der Autobahn sofort, wo ein Unfall stattgefunden hat.

Eine Fläche ist zweidimensional. Auf ihr gibt es zwei unabhängige Richtungen, etwa Vor-Zurück und Links-Rechts. Zwei Zahlenangaben - geografische Länge und Breite - reichen aus, um einen Ort auf der zweidimensionalen Erdoberfläche eindeutig zu definieren.

Der uns umgebende Raum ist dreidimensional: Es gibt drei unabhängige Richtungen, etwa Vor-Zurück, Links-Rechts und Auf-Ab. Um einen Ort im Raum zu definieren, sind drei Angaben nötig - zusätzlich dazu, wo sich ein Haus auf der Erdoberfläche befindet (zwei Angaben, siehe oben) etwa noch das Stockwerk, die Höhe über dem Erdboden.

Nimmt man zum dreidimensionalen Raum noch die Zeit hinzu, dann ist das Resultat die vierdimensionale Raumzeit. Um ein Ereignis in der Raumzeit eindeutig zu definieren, sind vier Angaben vonnöten: Drei davon definieren, wo es im Raum stattfindet, und eine Angabe definiert den Zeitpunkt.

Einigen Ansätzen für eine Theorie der Quantengravitation zufolge sollte unsere Welt sogar noch weitere Raumdimensionen besitzen - über die drei uns aus dem Alltag bekannten hinaus. Einige Informationen über solche Extradimensionen bieten die Vertiefungsthemen "Extradimensionen - und wie man sie versteckt", "Extradimensionen auf der Spur", "Eine Frage der Sichtweise" und "Die eingebettete Welt".

 Dirac-Gleichung

Gleichung, die das Verhalten eines relativistischen Quantenteilchens beschreibt, das den Spin 1/2 trägt, beispielsweise ein Elektron. Aufgestellt im Jahre 1928 von Paul Dirac, der anhand seiner Gleichung auch erstmals die Existenz von Antiteilchen vorhersagte.

 diskret
Synonym: Diskontinuum. In der klassischen Physik und in Einsteins Relativitätstheorien sind Raum und Zeit Kontinua, das heißt: Jeder Raumbereich und jedes Zeitintervall lassen sich im Prinzip beliebig fein unterteilen; zwischen je zwei Raumpunkten (oder je zwei Zeitpunkten) liegen unendlich viele weitere Raumpunkte (Zeitpunkte). Räume ohne diese Eigenschaften heißen diskret: Wer eine (endlich große) Raumregion eines diskreten Raums immer weiter unterteilt, stößt nach endlich vielen Schritten auf eine nicht mehr weiter teilbare Elementarregion. In diesem Sinne besteht ein diskreter Raum aus elementaren Bausteinen endlicher Ausdehnung, ähnlich, wie jede aus Lego gebaute Figur aus endlich großen Bausteinen besteht. Zwischen zwei gegebenen Bausteinen liegt nur eine endlich große Zahl weiterer Bausteine. Diskrete Räume spielen vor allem bei der Suche nach der Quantengravitation eine wichtige Rolle - in vielen Ansätzen für eine Theorie der Quantengravitation haben Raum und Zeit auf mikroskopischen Größenskalen eine diskrete Struktur.
 Doppelstern

Ein System aus zwei Sternen, die einander umkreisen. Aus relativistischer Sicht besonders interessant sind Systeme, in denen ein Partner (oder gar beide) ein Neutronenstern ist, sowie Systeme, in denen ein Stern ein Schwarzes Loch umkreist, da bei solcher Umkreisung unter geeigneten Umständen starke Gravitationswellen freiwerden sollten.

 Dopplereffekt

Nach dem österreichischen Forscher Christian Doppler benannter Effekt, der vor allem Wellen betrifft. Wenn sich eine Quelle, die eine Welle aussendet, relativ zum Beobachter bewegt, misst der Beobachter für die Welle eine andere Frequenz als ein Messgerät, das relativ zur Quelle ruht, genauer: Bewegen sich Quelle und Beobachter aufeinander zu, misst der Beobachter eine höhere Frequenz als das Messgerät an der Quelle, bewegen sie sich voneinander fort, misst er eine niedrigere.

Im Alltag bekannt ist der Doppler-Effekt von den Schallwellen. Bei dem "Taaatüüü-Taaatüüü", das vor einem im Einsatz befindlichen Polizei- oder Feuerwehrfahrzeug warnt, werden die beiden Töne "Taa" bzw. "Tü" mit einer konstanten Tonhöhe (entsprechend einer konstanten Frequenz der Schallwelle) ausgeschickt. Doch wenn das Fahrzeug auf uns zufährt, nehmen wir sein Signal als höher, wenn es sich von uns entfernt, als tiefer wahr -- besonders deutlich, wenn das Fahrzeug an uns vorbeifährt und dabei die Tonhöhe zu ändern scheint.

In Bezug auf die Relativitätstheorie ist insbesondere der optische Dopplereffekt für Lichtwellen interessant. In diesem Zusammenhang heißt eine Frequenzerhöhung Blauverschiebung, eine Frequenzerniedrigung Rotverschiebung.

 Drehimpuls

Eine physikalische Größe, die mit der Rotationsbewegung eines Objektes verbunden ist und für die ein Erhaltungssatz gilt.

In der klassischen Physik leistet jede Region eines Körpers zum Gesamtdrehimpuls einen Beitrag, der proportional zur in der Region enthaltenen Masse mal der Abstand der Region von der Drehachse mal derjenige Anteil ihrer Geschwindigkeit ist, der senkrecht zur Drehachse stattfindet.

Weitere Informationen bietet das Vertiefungsthema Was Eiskunstläufer, Planeten und Neutronensterne gemeinsam haben.

Im Kontext der Allgemeinen Relativitätstheorie ist Drehimpuls beispielsweise eine interessante Eigenschaft einfacher Schwarzer Löcher - weitere Informationen hierzu bietet das Vertiefungsthema Wieviele verschiedene Arten von Schwarzen Löchern gibt es?

 Dreieck

In der Ebene und anderen flachen Räumen: Geometrisches Gebilde, das aus drei (Eck-)Punkten und den sie verbindenen Geradenabschnitten besteht.

Allgemeiner formuliert, so dass die Definition auch in gekrümmten Räumen gültig ist: Geometrisches Gebilde, das aus drei (Eck-)Punkten und drei sie verbindenen Geodätenabschnitten besteht.

 Druck

Maß für den Widerstand, den Materie (beispielsweise ein Gas) Versuchen entgegensetzt, das ihr zur Verfügung stehende Raumvolumen zu verkleinern.

Im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie trägt auch Druck zur Gravitationswirkung bei (siehe hierzu das Vertiefungsthema Masse und mehr).

 Dunkle Energie

Vergleicht man die neuesten astronomischen Beobachtungen mit den Vorhersagen der Urknallmodelle, dann ergibt sich, dass die Dichte unseres Universums zu über 70 Prozent auf so genannte Dunkle Energie zurückgeht, eine Art Energie, die mit dem leeren Raum assoziiert ist, sich bei der Expansion des Universums nicht verdünnt. Das Vorhandensein dieser Energie ist äquivalent zu dem Vorliegen einer kosmologischen Konstante, und ihre Wirkung besteht darin, die Raumexpansion zu beschleunigen.

Wie (und ob) sich die Dunkle Energie in unser heutiges Verständnis vom Aufbau der Materie einpasst, etwa in das Standardmodell der Elementarteilchen oder seine möglichen Erweiterungen, ist noch nicht geklärt, und die Dunkle Energie stellt daher eines der größten Rätsel der modernen Physik dar.

 Dunkle Materie

Beobachtungen an Galaxien und Galaxienhaufen sowie Vergleiche der astronomischen Beobachtungen mit den Vorhersagen der Urknallmodelle zeigen, dass sich nur rund 15 Prozent der Materie in unserem Universum durch ihr Leuchten (d.h. durch die Aussendung elektromagnetischer Strahlung) verrät. Die restlichen 85 Prozent sind dunkle Materie, und es gibt überzeugende Hinweise, dass es sich bei einem Gutteil davon um Materie handelt, die nicht aus den üblichen Protonen und Neutronen besteht, sondern aus einer nicht näher bekannten Art von Teilchen, die nur über die Gravitation mit herkömmlicher Materie wechselwirkt.

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