Lexikon

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

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.

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.

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

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.

Siehe Inertialbeobachter

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

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.

Der Inspiral ist jene Phase im Lebenszyklus eines Doppelsystems, in der die beiden schwarzen Löcher einander umrunden und sich dabei annähern. Durch Abstrahlung von Gravitationswellen verlieren sie Energie, weshalb ihre Umlaufbahnen immer kleiner werden. Die schwarzen Löcher bewegen sich mit zunehmender Geschwindigkeit in Spiralen aufeinander zu, bis sie kollidieren und miteinander verschmelzen.

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

Outreach-Seiten für die INTEGRAL-Mission

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.

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.

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 zehn und hundert Wasserstoffatomen pro Kubikmeter.

Siehe IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service)

Siehe TAI (Internationale Atomzeit)

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

Siehe ITER

Siehe BIPM (Bureau International des Poids et Mesures)

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

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“.

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.

Internationales Kooperationsprojekt zur Konstruktion eines Reaktors, der durch Kernfusionsreaktionen nutzbare Energie erzeugt. Baubeginn war 2010; Fernziel ist es, die Kernfusion als Energiequelle praktisch nutzbar zu machen (allerdings noch nicht mit dem ITER-Reaktor selbst).

> ITER-Webseiten