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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:

 IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service)

Wissenschaftliche Institution mit Zentralbüro in Frankfurt am Main. Eine Hauptaufgabe des IERS besteht darin, Daten zur Erdrotation zu sammeln und zu verbreiten; in diesem Zusammenhang spielt er eine wichtige Rolle bei der Definition der Weltzeit UTC (nähere Informationen bietet das Vertiefungsthema Wie Zeit gemacht wird).

Webseiten des IERS

 imaginäre Zeit (koordinate)

In bestimmten Rechnungen in der Quantentheorie (insbesondere im Zusammenhang mit so genannten Pfadintegralen) spielt die folgende algebraische Umformung eine Rolle: Wo immer in einem bestimmten Stadium der Rechnung die Zeitkoordinate t auftritt, wird sie durch i·t ersetzt, wobei i die "imaginäre Einheit" ist, definiert durch die bemerkenswerte Eigenschaft i·i=-1. Dann wird mit dieser veränderten Zeitkoordinate weitergerechnet, und in einem späteren Stadium der Rechnung wird die Ersetzung wieder rückgängig gemacht. Die Kombination T=i·t heisst imaginäre Zeit.

Die meisten solcher Rechnungen gehören in den Kontext der herkömmlichen Elementarteilchenphysik, in der Raum und Zeit durch die Spezielle Relativitätstheorie beschrieben werden. Dort gibt es mathematisch strenge Beweise die zeigen, dass das Rechnen mit der imaginären Zeit zu korrekten Resultaten führt.

Auch in einigen Ansätzen für eine Theorie der Quantengravitation spielt die imaginäre Zeitkoordinate eine Rolle. Dort allerdings haben wir es mit der flexiblen Zeit der Allgemeinen Relativitätstheorie zu tun, und dadurch wird die Angelegenheit ungleich schwieriger. Im Kontext der Quantengravitation ist bislang weder engültig geklärt, wie man beim Rechnen mit imaginärer Zeit im einzelnen vorgehen sollte, noch inwieweit solche Rechnungen tatsächlich zum richtigen Ergebnis führen. Beide Fragen sind Gegenstand aktueller Forschung.

Einige weitere Informationen über Pfadintegrale und die Rolle der imaginären Zeit bietet das Vertiefungsthema Auf allen möglichen Wegen zum Ziel, während der Zusammenhang mit der Quantenkosmologie im Vertiefungsthema Die Suche nach dem Quanten-Anfangszustand des Universums angesprochen wird.

 Impuls

Maß für den Schwung, der einem Körper innewohnt: Der Impuls eines Körpers ist gleich seiner Masse mal seiner Geschwindigkeit (in der Speziellen Relativitätstheorie: seiner relativistischen Masse mal seiner Geschwindigkeit).

Wichtig für die Physik ist, dass der Impuls eine Erhaltungsgröße ist - treten verschiedene Körper in Wechselwirkung, dann ist die Summe ihrer Impulse vorher und nachher dieselbe, allenfalls ist Impuls von einem Körper auf einen anderen übertragen worden.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie ist Impuls neben Größen wie Masse und Energie eine Gravitationsquelle.

 Impulserhaltung
Der Impuls ist eine Erhaltungsgröße: Der Gesamtimpuls eines Systems kann sich nur dann ändern, wenn dem System Impuls zugeführt oder entzogen wird.
 Inertialsystem

Ein Inertialsystem ist ein Bezugssystem, in dem das Trägheitsgesetz der Mechanik gilt: Körper, auf die keine Kräfte wirken, befinden sich in Ruhe oder laufen mit konstanter Geschwindigkeit auf geraden Bahnen. Ein Inertialbeobachter ist ein Beobachter, der relativ zu einem Inertialsystem ruht. Im Zusammenhang der Relativitätstheorien entspricht ein Inertialsystem einem System, das im gravitationsfreien Raum schwebt, ohne beschleunigt zu werden oder zu rotieren.

Inertialsysteme spielen eine wichtige Rolle in der Speziellen Relativitätstheorie: deren Grundbausteine sind das Relativitätsprinzip (die Gesetze der Physik sind in allen Inertialsystemen die gleichen - kein Inertialsystem ist in dieser Hinsicht vor anderen ausgezeichnet) und das Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit (alle Inertialbeobachter messen für die Lichtgeschwindigkeit denselben konstanten Wert).

In der Allgemeinen Relativitätstheorie gibt es im allgemeinen allenfalls "lokale Inertialsysteme": Aussage des Äquivalenzprinzips ist, dass die Gesetze der Physik für einen Beobachter, der frei fällt und über einen nicht allzu langen Zeitraum hinweg Ereignisse in seiner unmittelbaren Nähe betrachtet, in guter Näherung dieselben sind wie für einen Inertialbeobachter.

 Inertialsystem

Ein Inertialsystem ist ein Bezugssystem, in dem das Trägheitsgesetz der Mechanik gilt: Körper, auf die keine Kräfte wirken, befinden sich in Ruhe oder laufen mit konstanter Geschwindigkeit auf geraden Bahnen. Ein Inertialbeobachter ist ein Beobachter, der relativ zu einem Inertialsystem ruht. Im Zusammenhang der Relativitätstheorien entspricht ein Inertialsystem einem System, das im gravitationsfreien Raum schwebt, ohne beschleunigt zu werden oder zu rotieren.

Inertialsysteme spielen eine wichtige Rolle in der Speziellen Relativitätstheorie: deren Grundbausteine sind das Relativitätsprinzip (die Gesetze der Physik sind in allen Inertialsystemen die gleichen - kein Inertialsystem ist in dieser Hinsicht vor anderen ausgezeichnet) und das Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit (alle Inertialbeobachter messen für die Lichtgeschwindigkeit denselben konstanten Wert).

In der Allgemeinen Relativitätstheorie gibt es im allgemeinen allenfalls "lokale Inertialsysteme": Aussage des Äquivalenzprinzips ist, dass die Gesetze der Physik für einen Beobachter, der frei fällt und über einen nicht allzu langen Zeitraum hinweg Ereignisse in seiner unmittelbaren Nähe betrachtet, in guter Näherung dieselben sind wie für einen Inertialbeobachter.

 Inflation
Hypothetische Phase in der Frühzeit unseres Universums, in der sich das Weltall exponentiell ausdehnte.
 Infrarot

Elektromagnetische Strahlung im Frequenzbereich von einigen Hundert Milliarden bis Billionen Schwingungen pro Sekunde, beziehungsweise mit Wellenlängen von 0,8 Mikrometer bis 1 Millimeter. Auch die mit warmen Alltagstemperaturen verbundene Wärmestrahlung fällt in den Infrarotbereich.

 INTEGRAL

Ende 2002 gestartetes Satellitenobservatorium der ESA, dessen Instrumente astronomische Beobachtungen im Bereich der Gammastrahlung vornehmen.

Outreach-Seiten für die INTEGRAL-Mission

 Interferenz

Wenn Wellen aufeinandertreffen und sich überlagern, kann es zu Verstärkungs- und Auslöschungseffekten kommen, die zusammen als Interferenzeffekte bezeichnet werden: Wo Wellenberg auf Wellenberg trifft, entsteht ein deutlich höherer Wellenberg (Verstärkung; konstruktive Interferenz); wo Wellenberg auf Wellental treffen, kann es zum völligen Ausgleich zwischen den beiden kommen (Abschwächung oder sogar völlige Auslöschung; destruktive Interferenz).

Interferenz kann beispielsweise bei elektromagnetische Wellen (etwa bei Licht) auftreten, aber auch bei Wasserwellen oder Schallwellen.

 Interferometrischer Detektor

Gravitationswellendetektoren, die Interferenzeffekte des Lichts nutzen, um nachzuweisen, wie eine Gravitationswelle die Abstände zwischen Testmassen und zwischen diesen Testmassen hin- und herlaufendes Licht beeinflusst.

Die Funktionsweise interferometrischer Detektoren wird im Vertiefungsthema Licht als Maßstab beschrieben.

Beispiele für interferometrische Detektoren sind GEO600 und die LIGO-Detektoren.

 intergalaktisches Medium

Dünnes Gas, das einen Teil der leeren Raumregionen zwischen den Galaxien ausfüllt. Die Verteilung des intergalaktischen Mediums ist ungleichmäßig: Zwischen Filamenten von Gas liegen Leerräume mit weit niedrigerer Dichte. Hauptbestandteil des intergalaktischen Mediums ist ionisierter Wasserstoff, mit anderen Worten: ein Plasma, das zu gleichen Teilen aus Wasserstoff-Atomkernen (Protonen) und Elektronen besteht. Abschätzungen zufolge liegt die mittlere Dichte des intergalaktischen Mediums zwischen einem Zehntel und einem Hundertstel der mittleren Dichte des Universums als Ganzem, entsprechend zehn bis hundert Wasserstoffatomen pro Kubikmeter.

 International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS)

Siehe IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service)

 Internationale Atomzeit

Siehe TAI (Internationale Atomzeit)

 Internationale Raumstation

In internationaler Zusammenarbeit von 16 Nationen gebaute Raumstation in der Erdumlaufbahn. Aus Einsteinscher Sicht vor allem interessant als Beispiel für ein im Gravitationsfeld der Erde frei fallendes Laboratorium.

ISS-Seiten der NASA

 Internationaler Thermonuklearer Experimentalreaktor
Siehe ITER
 Internationales Büro für Maße und Gewichte
Siehe BIPM (Bureau International des Poids et Mesures)
 Internationales Einheitensystem

Siehe SI (Système International d'Unités, Internationales Einheitensystem)

 Ion

Üblicherweise besitzen Atome genauso viele elektrisch positiv geladene Protonen im Kern wie elektrisch negativ geladene Elektronen in ihrer Hülle, und sind damit im Ganzen elektrisch neutral. Atome, die mehr oder weniger Elektronen besitzen als normal und daher im Ganzen elektrisch geladen sind heißen Ionen.

Ionisation ist der Vorgang, bei dem ein elektrisch neutrales Atom in ein Ion umgewandelt wird. Ionen eines bestimmten Elements werden daher auch oft mit dem Adjektiv "ionisiert" bezeichnet, Wasserstoffionen etwa als "ionisierter Wasserstoff".

 Isotop

Atomkernsorten ("Nuklide") können sich in zweierlei Hinsicht unterscheiden: Einmal durch die Zahl der Protonen, zum anderen durch die Zahl der Neutronen, die sie enthalten. Alle Kerne mit derselben Anzahl von Protonen gehören zu ein und demselben chemischen Element und heissen Isotope dieses Elements. Die verschiedenen Isotope eines Elements unterscheiden sich nur durch die Anzahl ihrer Neutronen.

 ITER

Internationales Kooperationsprojekt zur Konstruktion eines Reaktors, der durch Kernfusionsreaktionen nutzbare Energie erzeugt. Geplanter Baubeginn ist 2008; Fernziel ist es, die Kernfusion als Energiequelle praktisch nutzbar zu machen.

ITER-Webseiten