Lexikon

Knapp 500 Begriffe rund um die Relativitätstheorie und ihre Anwendungen, von „absolute Bewegung“ bis „Zwillingseffekt“ – auswählbar z.B. über diese Buchstabenliste:

A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z
Reset list

Satellitennavigation

Systeme aus Satellitensendern und mobilen Empfängern, die es ermöglichen, die Position im Raum (und nebenbei auch den Zeitpunkt) mit großer Präzision festzustellen. Wichtig etwa für Navigationssysteme für Flugzeug und Autos, und gleichzeitig eine industrielle Anwendung von Einsteins Spezieller und Allgemeiner Relativitätstheorie: Würden die Effekte, die diese Theorien für den Lauf bewegter Uhren in Gravitationsfeldern vorhersagen, nicht berücksichtigt, wäre die Positionsbestimmung unakzeptabel ungenau.

Auf das Funktionsprinzip solcher Systeme und ihren Bezug zur Relativitätstheorie wird in den Vertiefungsthemen Relativität und Satellitennavigation und Zeitbestimmung mit Radiosignalen – von der Funkuhr zur Satellitennavigation eingegangen.

Das bekannteste Beispiel für Satellitennavigation ist das Global Positioning System.

Sauerstoff

Chemisches Element, bei dem der Atomkern acht Protonen und üblicherweise acht Neutronen enthält.

Sauerstoffkerne entstehen im Inneren von Sternen, aber nicht bei der Bildung der leichten Elemente in der Frühzeit des Universums (primordiale Nukleosynthese). Sie sind daher ein wichtiger Indikator für Astronomen bei dem Versuch, die Elementhäufigkeiten im frühen Universum zu rekonstruieren. Weitere Informationen hierzu bietet das Vertiefungsthema Der Blick in die chemische Vergangenheit.

Scheinkräfte

Ein Beobachter, der kein Inertialbeobachter ist, muss zusätzliche Kräfte einführen, wenn er mit Hilfe des mechanischen Gesetzes „Kraft gleich Masse mal Beschleunigung“ die Bewegung der Körper um sich herum erklären will. Diese zusätzlichen Kräfte heißen in der Physik Scheinkräfte. Sie wirken gewissermaßen von außen auf die betroffenen Körper, im Unterschied zu „echten“ Kräften wie elektrischer, magnetischer oder Schwerkraft, für die sich jeweils angeben lässt, welcher Körper dort auf einen anderen Körper einwirkt.

Bekanntestes Beispiel: Ein mitbewegter Beobachter auf einem sich drehenden Kettenkarussell muss die Zentrifugalkraft einführen, wenn er erklären will, wie die Sitze des Kettenkarussells nach außen gezogen werden.

Scherung

Im allgemeinen wird sich ein ausgedehnter Körper im freien Fall aufgrund von Gezeiteneffekten verformen. Fällt beispielsweise ein Körper Richtung Erde, dann wirkt auf die erdnäheren Partien eine minimal stärkere Gravitationskraft als auf die erdferneren, und der Körper wird ein wenig in die Länge gezogen. Einige der Deformationen verändern das Volumen des Körpers; derjenige Anteil der Verformungen, der nicht das Volumen betrifft, sondern lediglich die Form des Körpers ändert, heißt Scherung. Einige Beispiele für Scherung finden sich im Vertiefungsthema Singularitäten als Raumzeit-Knetmaschinen.

Schleifen-Quantengravitation

Ansatz für eine Theorie der Quantengravitation, der auf geometrische Art und Weise versucht, die Aussagen der Allgemeine Relativitätstheorie mit der Sprache der Quantentheorie zu formulieren.

Eine Kurzbeschreibung liefert die Seite Gravitation in Schleifen im Kapitel Relativität und Quanten von Einstein für Einsteiger.

Schwache Kraft

Eine der Grundkräfte im Standardmodell der Elementarteilchen, verantwortlich für bestimmte radioaktive Umwandlungsprozesse wie jenen, bei dem ein Proton unter Aussendung eines Positrons und eines Neutrinos zu einem Neutron wird.


Synonyms: schwache Kernkraft

schwaches Äquivalenzprinzip

Synonym: Universalität des freien Falls.

An ein und demselben Ort in einem Gravitationsfeld (und damit, näherungsweise, überall hier auf der Erdoberfläche) fallen alle Körper gleich schnell – zumindest, wenn sonstige Einflüsse (etwa Reibungskräfte) ausgeschaltet werden. Genauer: In solch einer Situation erfahren alle Körper dieselbe Beschleunigung. Dieser Umstand wird als „Universalität des freien Falls“ oder als „schwaches Äquivalenzprinzip“ bezeichnet, und er steht am Anfang von Einsteins Entwicklung seiner Allgemeinen Relativitätstheorie (nähere Informationen bietet das Vertiefungsthema Kabine, Schwerkraft und Rakete: Das Äquivalenzprinzip).

In einer Theorie wie der von Newton, in der Gravitation als eine Kraft beschrieben wird, ist das schwache Äquivalenzprinzip gleichwertig mit der Aussage, dass zwei verschiedene Definitionen des Begriffs Masse übereinstimmen – in Kurzform: „träge Masse ist gleich schwere Masse“. Weitere Informationen hierzu bietet das Vertiefungsthema Träge und schwere Masse.


Synonyms: Äquivalenzprinzip, schwaches

Schwarzer Körper

Idealisierter Körper, der alle Formen elektromagnetischer Strahlung absorbieren und emittieren kann, unabhängig von deren Wellenlänge. Für die von solch einem Körper ausgehende Wärmestrahlung gelten besonders einfache Gesetze, wie das Plancksche Strahlungsgesetz, das Stefan-Boltzmann-Gesetz und das Wiensche Verschiebungsgesetz.


Synonyms: Schwarzkörper

Schwarzes Loch

Raumgebiet, das im Vergleich mit seiner Ausdehnung so viel Masse enthält, daß sich eine kosmische Einbahnstraße bildet – eine Raumregion, in die Materie und Licht zwar von außen hereinfallen können, die aber nichts, was hineingefallen ist, jemals wieder verlassen kann.

Grundlegende Informationen zu diesem zentralen Phänomen der Einsteinschen allgemeinen Relativitätstheorie sind im Abschnitt Schwarze Löcher und Co. von Einstein für Einsteiger zu finden.

Im Rahmen von Einsteins Theorie gilt: Da Schwarzen Löchern nichts entkommen kann, sind sie tatsächlich schwarz – sie strahlen insbesondere keinerlei Licht ab. Bezieht man die Quantentheorie mit ein, ergibt sich, dass Schwarze Löcher trotzdem strahlen – sie senden so genannte Hawkingstrahlung aus. Für die astrophysikalischen Schwarzen Löcher (mit Massen größer als die Sonnenmasse) ist dieser Effekt freilich so klein, dass er selbst in direkter Nachbarschaft des Schwarzen Lochs nicht nachweisbar wäre.

Informationen zu einer Reihe weiterer Aspekte der Physik Schwarzer Löcher finden sich bei den Vertiefungsthemen in der Kategorie Schwarze Löcher & Co..

Schwarzschildlösung

Eine bestimmte Lösung der Einstein-Gleichungen: Sie beschreibt ein Modelluniversum, in dem sich ein einsames, kugelsymmetrisches Schwarzes Loch befindet. Die Lösung ist außerdem wichtig, weil ihre Außenregionen in guter Näherung die Raumzeitverzerrung rund um fast kugelsymmetrische Gebilde wie die Sonne oder die Erde beschreiben. Alle nicht rotierenden, elektrisch ungeladenen Schwarzen Löcher entwickeln sich im Laufe der Zeit zu Schwarzschild-Löchern (siehe das Vertiefungsthema Wieviele verschiedene Arten von Schwarzen Löchern gibt es?).


Synonyms: Schwarzschildloch

Schwarzschildradius

Der Schwarzschildradius ist ein Maß für die Ausdehnung eines kugelsymmetrischen Schwarzen Loches. Er ist definiert über den Flächeninhalt des Horizonts des Schwarzen Loches, AH: In der üblichen Schulgeometrie hängen Radius r und Flächeninhalt A einer Kugelfläche zusammen als

F = 4 × π × r2.

Der Schwarzschildradius rS ist indirekt definiert über die Formel

AH = 4 × π × rS2.

Er ist direkt proportional zur Masse des Schwarzen Loches.

Allgemein gilt: Wer Materie in Kugelform immer weiter zusammenpresst erzeugt damit ein Schwarzes Loch, sobald der Kugelradius kleiner wird als der Schwarzschildradius.

schwere Masse

Eine Möglichkeit, die Masse zu definieren, nutzt ihre Rolle als Gravitationsladung aus – Masse ist ein Maß dafür, wie stark Körper an der Gravitationswechselwirkung teilnehmen. Wo es darauf ankommt, dass diese Massendefinition gemeint ist, aber z.B. nicht die der Masse als Maß für die Trägheit eines Körpers (träge Masse) benutzt man den Begriff schwere Masse.

Will man noch genauer differenzieren, kann man zusätzlich noch unterscheiden zwischen dem Maß dafür, wie ein Körper von einem gegebenen Gravitationsfeld beeinflusst wird („passive schwere Masse“) und wie er andere Körper vermittels der Gravitation beeinflusst („aktive schwere Masse“).

Weitere Informationen zu diesem Begriff bietet das Vertiefungsthema Träge und schwere Masse.

Schwerebeschleunigung

Welche Beschleunigung ein Körper im freien Fall an einem gegebenen Ort innerhalb eines Gravitationsfeldes erfährt, ist unabhängig von den Eigenschaften des Körpers (Universalität des freien Falls). Anstatt die Gravitationswirkung als Kraft zu beschreiben, kann man daher auch gleich die für alle Körper gültige Beschleunigung angeben, die Schwerebeschleunigung genannt wird.

Nahe der Erdoberfläche beträgt die Schwerebeschleunigung rund 9,81 m/s².

Schwerelosigkeit

Von der Erde sind wir gewohnt, dass auf alle Körper eine Schwerkraft wirkt, die sie gen Erdboden zieht – ihre „Schwere“. Ist solch eine Kraft abwesend, und bleiben Körper, die man im Raum platziert, dort ganz einfach schweben, befinden wir uns in der Schwerelosigkeit.

Es gibt zwei Arten von Situation, in denen Schwerelosigkeit auftritt: Erstens, wenn man sich weit hinaus in den Weltraum begäbe, soweit entfernt von allen Körpern großer Masse, dass deren Gravitationseinfluss vernachlässigbar wird. Zweitens im freien Fall – diese Art von Schwerelosigkeit herrscht beispielsweise auf der Internationalen Raumstation, die sich auf einer Erdumlaufbahn und damit im freien Fall um die Erde befindet. Dass beide Arten von Schwerelosigkeit bei nicht allzu genauem Hinschauen nicht voneinander zu unterscheiden sind, ist die Aussage des Äquivalenzprinzips, eines der Bausteine der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Schwerkraft

Synonym: Gravitation. Im engeren Sinne ist Schwerkraft synonym zur Gravitationskraft der klassischen, Newtonschen Gravitationstheorie, im weiteren Sinne wird das Wort oft auch für die Gravitation der Einsteinschen Allgemeinen Relativitätstheorie verwendet – obwohl die Gravitation dort eigentlich keine Kraft ist, die Körper von ihren geraden Bahnen ablenkt, sondern eine Eigenschaft der Raumzeit-Geometrie

Sekunde

Zeiteinheit im Internationalen Einheitensystem. Definiert über die Schwingungsdauer der elektromagnetischen Strahlung, die bei einem bestimmten Übergang in der Elektronenhülle von Atomen des Typs Cäsium-133 freigesetzt wird.

Shapiro-Effekt

Siehe Lichtlaufzeitverzögerung, relativistische

SI (Système International d’Unités, Internationales Einheitensystem)

Das weltweit einheitliche System der Maßeinheiten, eingeführt 1960. Von den sieben SI-Basiseinheiten sind im Zusammenhang mit Einstein Online vor allem das Meter als Längeneinheit, die Sekunde als Zeiteinheit, das Kilogramm als Einheit der Masse und das Kelvin als Temperatureinheit wichtig. Aus den Basiseinheiten können alle anderen SI-Einheiten durch Multiplizieren oder Dividieren abgeleitet werden, die Einheit für die Geschwindigkeit beispielsweise als Quotient der Längen- und der Zeiteinheit, Meter pro Sekunde.

Informationen zum SI auf den Webseiten der PTB


Synonyms: Système International d'Unités, Internationales Einheitensystem SI

Singularität

Irregulärer Rand an Raumzeiten der Allgemeinen Relativitätstheorie; oft wird dort die Krümmung der Raumzeit unendlich groß. Laut allgemeiner Relativitätstheorie enthält jedes Schwarze Loch in seinem Inneren eine Raumzeitsingularität, und auch den Anfang von expandierenden Universen wie dem unsrigen bildet eine Singularität, ein so genannter Urknall. Das Auftreten solcher Singularitäten entspricht einem Versagen der Allgemeinen Relativitätstheorie – um die entsprechenden Raumzeitbereiche zutreffend zu modellieren, dürfte eine Theorie der Quantengravitation nötig sein.

Weitere Informationen über Singularitäten bieten die Vertiefungsthemen Raumzeitsingularitäten und Singularitäten als Raumzeit-Knetmaschinen.


Synonyms: Raumzeitsingularität

Singularitätentheoreme

Theoreme, bewiesen durch Roger Penrose und Stephen Hawking, die besagen, dass, die Gesetze der Allgemeinen Relativitätstheorie und einige allgemeine Annahmen über Materieeigenschaften zugrundegelegt, sowohl im Inneren eines Schwarzen Lochs wie auch am Anfang eines Urknall-Universums zwangsläufig eine Raumzeit-Singularität existieren muss.

Sinus

Der Sinus ist eine mathematische Funktion, bei der mit perfekter Regelmäßigkeit Maxima auf Minima folgen und umgekehrt, so wie hier dargestellt:

Sinuskurve

Sinuswellen sind die einfachsten vorstellbaren Wellen, bei denen die Aufeinanderfolge von Wellenbergen und -tälern gerade durch die Sinusfunktion beschrieben wird.


Synonyms: Sinuswelle

Sitter, de

Siehe Präzession, de Sitter-


Synonyms: de Sitter-Präzession

Skalarfeld

Ist jedem Ort in einer Raumregion während eines gewissen Zeitraums zu jedem Moment ein bestimmter Wert einer gegebenen physikalischen Größe zugeordnet, so sprechen Physiker von einem Feld der betreffenden Größe. Lässt sich die Größe durch einen einzigen Zahlenwert beschreiben, dann handelt es sich um ein Skalarfeld.

Beispiele für Skalarfelder sind ein Temperaturfeld, das jedem Ort im Raum die Temperatur der dort befindlichen Materie zuordnet, oder ein Gravitationspotential. Ein Beispiel für ein Feld, das kein Skalarfeld ist, ist das Gravitationsfeld – bei diesem Feld ist jedem Ort nicht nur ein Zahlenwert (die Stärke der Gravitationskraft) sondern zusätzlich noch eine Richtung zugeordnet (die Richtung der Gravitationskraft, vgl. Vektorfeld).

Im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie ist der Begriff des Skalarfeldes noch enger gefasst – dort wird beispielsweise noch unterschieden, ob es sich bei der betreffenden Größe um eine Dichte handelt, bei deren Definition die Volumenmessung (und damit die Raumgeometrie) eine Rolle spielt, oder nicht.

Sonne

Zentrale Masse unseres Sonnensystems; der uns nächste Stern; Gasball mit einem Radius von 700 000 km und einer Masse von 1,989·1030 Kilogramm (Probleme mit Ausdrücken wie 1030? Siehe den Eintrag Zehn-Hoch-Schreibweise), in dessen Innerem Kernfusionsprozesse ablaufen, die letzendlich für das stetige Leuchten der Sonne verantwortlich sind.

Sonnenmasse

Die Masse der Sonne beträgt 1,989·1030 Kilogramm.

(Probleme mit Ausdrücken wie 1030? Siehe den Eintrag Zehn-Hoch-Schreibweise)

In der Astronomie wird die Sonnenmasse häufig als Masseneinheit verwendet („Die Masse dieses Sterns beträgt 3 Sonnenmassen, 3 M„).

Sonnensystem

Unsere nähere kosmische Nachbarschaft, bestehend aus dem uns nächsten Stern, der Sonne, den acht Planeten, die um sie kreisen und diversen kleineren Himmelskörpern, Staub und Gas.

In Bezug auf die Relativitätstheorie ist das Sonnensystem vor allem als Laboratorium interessant, in dem sich Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie überprüfen lassen – insbesondere jene, die von den Vorhersagen der klassischen, Newtonschen Gravitationstheorie abweichen. Beispiele sind die relativistische Periheldrehung der Planetenbahnen, die Lichtablenkung am Sonnenrand sowie relativstische Lichtlaufzeit-Verzögerungen.

Sonnenzeit

Zeitkoordinate, die ihre Zeiteinheit aus der Rotation der Erde ableitet. Vereinfacht gesagt ist ein mittlerer Sonnentag das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mittagen (zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sonnenhöchstständen), gemittelt über das ganze Jahr. Eine Sonnensekunde ist ein 86400tel eines solchen mittleren Sonnentages (1 Tag = 24 Stunden = 1440 Minuten = 86400 Sekunden); bis Ende der 1960er Jahre beruhte die Definition der Zeiteinheit Sekunde in dieser oder ähnlicher Weise auf der Erdrotation.

Die moderne Zeitmessung leitet sich nicht mehr von der Erdrotation, sondern von atomaren Prozessen ab. Die Sekunde des internationalen Einheitensystems nutzt Eigenschaften bestimmter Cäsiumatome als Referenzgröße, und die Weltzeit UTC (Coordinated Universal Time) verwendet eine Gruppe von Atomuhren, um ihre Zeiteinheit zu bestimmen – allerdings werden dabei in unregelmäßigen Abständen zusätzliche Sekunden eingeschoben, um sicherzustellen, dass UTC und Sonnenzeit nur minimal voneinander abweichen (weitergehende Informationen zur UTC bietet das Vertiefungsthema Wie Zeit gemacht wird).

Space Telescope Science Institute

Institut in Baltimore, USA, dass das Hubble-Weltraumteleskop betreibt.

Webseiten des Space Telescope Science Institute

Spektrum

Die elektromagnetische Strahlung, die man aus einer bestimmten Quelle empfängt, ist in der Regel ein Gemisch auf elektromagnetischen Wellen der verschiedensten Frequenzen, und ein Spektrum ist so etwas wie die Inhaltsangabe des Gemischs: Wieviel der Strahlungsenergie entfällt auf Wellen dieser einen Frequenz? Wieviel auf jene andere Frequenz?

Spezielle Relativitätstheorie

Von Albert Einstein formulierte Theorie über die Grundlagen von Raum, Zeit und Bewegung, allerdings ohne Einbeziehung der Gravitation. Eine kurze Einführung bietet der Abschnitt Spezielle Relativitätstheorie von Einstein für Einsteiger.

Weitergehende Informationen zu ausgewählten Aspekten der speziellen Relativitätstheorie und ihrer Anwendungen bieten unsere Vertiefungsthemen der Kategorie Spezielle Relativitätstheorie.


Synonyms: Speziellen Relativitätstheorie

Spin

Grundlegende Quanteneigenschaft von Elementar- und zusammengesetzten Teilchen. Bei Elementarteilchen entscheidet der Spin, ob es sich um Materieteilchen (halbzahliger Spin von 1/2, 3/2, 5/2 etc.) oder um Kraftteilchen (ganzzahliger Spin von 0, 1, 2 etc.) handelt.

Spinnetzwerke

In der Schleifen-Quantengravitation (einem Kandidaten für eine Theorie der Quantengravitation) liegt der mikroskopischen Struktur des Raums ein so genanntes Spinnetzwerk zugrunde – ein Graph, bestehend aus Linien und Knoten, wobei jede Linie mit einem halbzahligen Zahlenwert gekennzeichnet ist. Dieser Zahlenwert hängt mathematisch direkt mit dem so genannten Spin zusammen, einer grundlegenden Eigenschaft, die man Elementarteilchen zuordnen kann.

Standardmodell der Elementarteilchenphysik

Die Grundlage unseres heutigen Verständnisses vom Aufbau der Materie. Beschreibt auf der Grundlage von Spezieller Relativitätstheorie und Quantentheorie das Verhalten von Materie-Elementarteilchen wie Elektronen, Neutrinos und Quarks sowie ihrer Antiteilchen, zwischen denen drei Quantenkräfte wirken: Elektromagnetismus, die Schwache Kernkraft und die Starke Kernkraft. Die Wirkung dieser Kräfte geschieht durch das Hin- und Hersenden von Kraftteilchen. Die Gravitation als vierte Grundkraft bleibt in dieser Beschreibung unberücksichtigt.

Standardmodell der Kosmologie

Anderer Name für die Urknallmodelle.


Synonyms: Standardmodelle der Kosmologie

Starke Kernkraft

Neben elektromagnetischer Kraft, schwacher Kernkraft und Gravitation eine der vier Grundkräfte in unserem Universum. Verantwortlich für den Zusammenschluss von Quarks zu Protonen und Neutronen sowie, mittelbar, für deren Zusammenschluss zu Atomkernen.


Synonyms: Starke Kraft Starke Wechselwirkung

statistische Physik

Teil der Physik, der sich damit beschäftigt, wie sich die Eigenschaften von Systemen mit vielen Bestandteilen aus den Eigenschaften eben dieser Bestandteile ergeben. Zwei einfache Beispiele: vielen makroskopischen Körpern kann man eine Temperatur ordnen. Die statistische Physik zeigt, dass diese Gesamteigenschaft eines Körpers ein direktes Maß für die durchschnittliche Energie ist, mit der sich seine Bestandteile ungeordnet hin- und herbewegen. Auch für den Druck eines Gases liefert die statistische Physik eine mikroskopische Erklärung: er ergibt sich aus der Vielzahl von kleinen Stößen, mit der die wild durcheinanderfliegenden Moleküle des Gases immer wieder gegen die Behälterwände fliegen.

Stefan-Boltzmann-Gesetz

Eines der Grundgesetze für die einfachste Form der Wärmestrahlung – der Strahlung eines Schwarzen Körpers: Die Gesamtmenge der pro Zeiteinheit abgestrahlten Energie eines solchen Körpers ist proportional zur vierten Potenz seiner Temperatur (in Kelvin).

stellares Schwarzes Loch

Schwarze Löcher mit Massen zwischen einigen und einigen Dutzend Sonnenmassen, die etwa beim Kollaps massereicher Sterne entstehen.

Grundlegende Erklärungen zu Schwarzen Löchern bietet der Abschnitt Schwarze Löcher und Co. von Einstein für Einsteiger.

Stern

Fällt im Weltall eine Wolke aus Staub und Gas in sich zusammen, kommt es unter günstigen Bedingungen zur Bildung eines Sterns, eines kosmischen Fusionsofens, in dessen Inneren Wasserstoff und andere Atomkerne miteinander verschmolzen werden. Die dabei freiwerdende Energie macht Sterne zu leistungsstarken Lichtquellen. Der uns nächste Stern ist die Sonne.

Ist der Kernbrennstoff verbraucht, kann ein Weisser Zwerg, ein Neutronenstern oder auch ein Schwarzes Loch entstehen.

Stickstoff

Chemisches Element, bei dem der Atomkern sieben Protonen und üblicherweise sieben Neutronen enthält.

Stickstoffkerne entstehen im Inneren von Sternen, aber nicht bei der Bildung der leichten Elemente in der Frühzeit des Universums (primordiale Nukleosynthese). Sie sind daher ein wichtiger Indikator für Astronomen bei dem Versuch, die Elementhäufigkeiten im frühen Universum zu rekonstruieren. Weitere Informationen hierzu bietet das Vertiefungsthema Der Blick in die chemische Vergangenheit.

Strahlung

Alle Phänomene, bei denen Energie in Form von Wellen oder Teilchen durch den Raum transportiert wird. Beispiel: elektromagnetische Strahlung.

String

Ansatz für eine Theorie der Quantengravitation; eine Quantentheorie, in der die elementaren Bestandteile winzige, eindimensionale schwingende Saiten (englisch: Strings) sind.

Einen kurzen Überblick über Ideen der Stringtheorie bietet die Seite Strings und kosmische Harmonie im Kapitel Relativität und Quanten von Einstein für Einsteiger.


Synonyms: Stringtheorie

Stundenkilometer

Im Alltag übliche Einheit der Geschwindigkeit. Synonym: Kilometer pro Stunde. Abkürzung: km/h.

Im Kontext des üblichen Physik-Sprachgebrauchs ist „Stundenkilometer“ eine eher verwirrende Bezeichnung. Solche Genitivkonstruktionen sind zwar nicht ungewöhnlich (der „Stundenlohn“ ist schließlich auch der „Lohn pro Stunde“). Aber wenn Physiker Einheitenwörter aneinanderhängen, ist damit generell ein Produkt von Einheiten gemeint. „Newtonmeter“ beispielsweise ist die Krafteinheit Newton mal die Längeneinheit Meter, und in Physikerohren klingt Stundenkilometer nicht wie der Genitiv „Kilometer der (d.h. pro) Stunde“ sondern wie ein unsinniges „Kilometer mal Stunde“.

Supergravitation

Klasse von Modellen, die die Allgemeine Relativitätstheorie so erweitern, dass das Endprodukt den Erfordernissen der Supersymmetrie genügt.

Heutzutage insbesondere im Zusammenhang mit der Stringtheorie interessant: Im Grenzfall niedriger Energien (unter anderem alle Energien, die sich mit irdischen Teilchenbeschleunigern erreichen lassen) gehen die Stringtheorien näherungsweise in bestimmte Supergravitationsmodelle über.

Supermassive Schwarze Löcher

sind Schwarze Löcher mit Massen von mehr als einer Million Sonnenmassen. „Supermassereich“ ist zwar weniger verbreitet, aber sprachlich angemessener als das aus dem Englischen eingedeutschte „supermassiv“, geht es doch um die große Masse, nicht um den inneren Aufbau oder die Wucht der betreffenden Objekte.

Nach heutigen Erkenntnissen ist in der Zentralregion fast aller Galaxien ein supermassives Schwarzes Loch zu finden. Solche zentralen Schwarzen Löcher sind die Energiequelle für Radiogalaxien und andere aktiven Galaxienkerne.

Grundlegende Erklärungen zu Schwarzen Löchern bietet der Abschnitt Schwarze Löcher und Co. von Einstein für Einsteiger.


Synonyms: supermassereiche Schwarze Löcher

Supernova

Gewaltige Sternexplosion am Lebensende von Sternen, deren Masse mehr als rund zehn Sonnenmassen beträgt. Die äußeren Sternregionen werden dabei unter gewaltigem Energieausstoß ins All hinausgeschleudert; der Kern kollabiert zu einem Neutronenstern oder sogar zu einem Schwarzen Loch.

Superstringtheorie

Synonym: Supersymmetrische Stringtheorie. Stringtheorie, die die Erfordernisse der Superymmetrie berücksichtigt. Alle Modelle der Stringtheorie, die als realistische Kandidaten für eine Theorie der Quantengravitation infrage kommen, sind Superstringtheorien.

Supersymmetrie

Abstrakte Symmetrie mancher Modelle der Elementarteilchenphysik: In solchen Modellen gibt es für jede Sorte von Teilchen eine Partnersorte von Teilchen derselben Masse. Handelt es sich bei einer Teilchensorte um Materieteilchen (Fermionen) sind die Teilchen der Partnersorte Kraftteilchen (Bosonen) und umgekehrt.

Symmetrie

Eine Situation besitzt eine Symmetrie, wenn bestimmte Änderungen keinerlei Unterschied bewirken. Beispiel: Ein spiegelsymmetrisches Bild bietet den gleichen Anblick, nachdem man es an seiner Mittelachse gespiegelt hat. Eine perfekte Kugel bietet immer noch den gleichen Anblick, wenn man sie um eine beliebige, durch ihren Mittelpunkt gehende Achse gedreht hat (Kugelsymmetrie).

Die Elementarteilchenphysik kennt zusätzlich noch schwerer vorstellbare, abstraktere Symmetrien wie die Supersymmetrie.

Synchrotron

Ein Teilchenbeschleuniger, in dem Elementarteilchen in aufeinanderfolgenden Umläfen durch elektrische Felder immer weiter beschleunigt werden, während immer stärkere Magnetfelder sie auf ihrer Bahn halten. (Dass mit größerer Geschwindigkeit immer stärkere Magnetfelder benötigt werden, ist eine direkte Folge der relativistischen Massenzunahme.)

Synchrotronstrahlung

Elektromagnetische Strahlung, die entsteht, wenn elektrisch geladene Teilchen (beispielsweise Elektronen) in Teilchenbeschleunigern auf Kreisbahnen oder andere Kurvenbahnen gezwungen werden. Auch wenn Teilchen in astrophysikalischen Situationen in vergleichbarer Weise beschleunigt werden, spricht man von Synchrotronstrahlung.

Effekte der Speziellen Relativitätstheorie sorgen dafür, dass Synchrotronstrahlung stark gebündelt und sehr intensiv ist. Diese Eigenschaften sowie der Umstand, dass es sehr einfach ist, auf diese Weise Strahlung mit klar definierter Frequenz zu erzeugen, machen die Synchrotronstrahlung zu einem höchst nützlichen Forschungswerkzeug mit einer Vielfalt von Anwendungen von Physik über Materialforschung bis hin zu Biologie und Medizin.

War die Synchrotronstrahlung ursprünglich ein störendes Nebenprodukt an Teilchenbeschleunigern, die zur Erforschung der Eigenschaften von Elementarteilchen dienten, gibt es heute eine Vielzahl von Laboratorien, in denen Synchrotronstrahlung gezielt eingesetzt werden. Ein solcher Beschleuniger ist auf der Seite E=mc² im Kapitel Spezielle Relativitätstheorie von Einstein für Einsteiger abgebildet.

Einige europäische Synchrotronstrahlungs-Forschungsstätten sind etwa BESSY II, PETRA III und die ESRF, hier dargestellt auf der Website fis-landschaft.de:

In den USA befindet sich die
National Synchrotron Light Source am Brookhaven National Laboratory

Syracuse University

Forschungsuniversität (ca. 20.000 Studenten) im US-Bundesstaat New York. Forschungsgebiete des Fachbereichs Physik unter anderem klassische und Quantengravitation, Kosmologie und Gravitationswellen.

Teilchen- und Gravitationsphysikgruppe an der Syracuse University
Gravitationswellen-Forschungsgruppe an der Syracuse University

Système International d’Unités

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