Absoluter Nullpunkt (der Temperaturskala): Die niedrigste mögliche Temperatur; sie liegt bei ungefähr minus 273 Grad Celsius (= 0 Grad Kelvin).
Allgemeine Relativitätstheorie: Einsteins Theorie der Gravitation. Jede Form von Masse oder Energie erzeugt, beziehungsweise krümmt den Raum.
Antimaterie/Antiteilchen: Zu jedem Materieteilchen gibt es sein Gegenstück, das Antimaterieteilchen. Kommen beide in Kontakt vernichten sie sich. Dabei wird die gesamte Materie in Energie verwandelt. Der umgekehrte Weg, die Verwandlung energiereicher Strahlung in ein Teilchen-Antiteilchenpaar ist auch möglich. Das Antiteilchen existiert gewöhnlich nur sehr kurz und reagiert sofort mit Materie.
Atom: Kleinster Baustein der Materie. Atome bestehen aus einem Atomkern (den Protonen und Neutronen) und einer Hülle aus Elektronen.
Aufenthaltswahrscheinlichkeit (eines Elektrons). Die Wahrscheinlichkeit, mit der ein Elektron an einem bestimmten Ort anzutreffen ist.
Bezugssytem: Jener Ort, von welchem aus beobachtet wird. Das kann die Erde sein, oder ein schnelles Raumschiff etc. In der Relativitätstheorie kommt es entscheidend darauf an, von welchem Bezugssystem aus ein Vorgang beobachtet wird.
Dekohärenz: In makroskopischen Gegenständen laufen permanent thermodynamisch irreversible Prozesse ab, und es werden Photonen (Wärmestrahlung) mit der Umgebung ausgetauscht. Beides führt zur Dekohärenz des Systems, was bedeutet, daß ein anfangs möglicherweise interferenzfähiger Zustand sich sehr schnell in einen nicht interferenzfähigen umwandelt, der sich dann wie ein klassisches Teilchen verhält.
Doppler-Effekt: Zeigt sich z.B. beim Vorbeifahren eines Polizeiwagens mit eingeschalteter Sirene. Die Töne hören sich nach dem Vorbeifahren tiefer an, da sie auseinandergezogen, d.h. ihre Wellenlänge gedehnt wurde.
Drehimpuls: Ein sich drehender Körper wird durch seinen Drehimpuls beschrieben, der abhängig von seiner Masse und Drehgeschwindigkeit ist. Elementarteilchen haben auch einen Drehimpuls, der "Spin" genannt wird.
Elektromagnetische Kraft. Eine der vier fundamentalen Kräfte. Sie bewirkt die Anziehung von entgegengesetztem Ladungen ( - und +) und die Abstoßung von gleichen Ladungen (zum Beispiel + und +).
Elektromagnetische Strahlung (Welle): Kann von verschiedenen Quellen erzeugt werden. Die Art der Quelle bestimmt die Wellenlänge der Strahlung und damit, ob es sich um Radiowellen und Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares und UV-Licht, Röntgen und Gammastrahlung handelt.
Elektron: Elementarteilchen mit negativer Ladung. Aus ihnen besteht die Hülle eines Atoms.
Elementarteilchen: Teilchen, die nicht weiter zerlegt werden können, also kleinste Bausteine der Materie.
Entropie: Das Maß der Unordnung in einem physikalischen System. Sie nimmt in einem abgeschlossenen System laut Thermodynamik nie ab.
EPR-Experiment: Ein von den Herren Einstein, Podolsky und Rosen erdachtes Gedankenexperiment, welches zeigen sollte, dass die Quantenmechanik nicht stimmt. Experimentell hat man jedoch bewiesen, dass zwei gemeinsam erzeugte Teilchen tatsächlich so eng verbunden bleiben, dass sie einander über große Entfernungen hinweg ohne Verzögerung beeinflussen können.
Ereignishorizont (Horizont): Die Grenze eines Schwarzen Lochs, aus dem nichts (auch nicht Licht) entweichen kann.
Feld: Ein Feld durchsetzt den Raum wie ein dreidimensionales Netz und übt eine Kraft aus. Ein Beispiel ist das elektromagnetische Feld, welches auf elektrische Ladungen wirkt. In Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie sind Raum und Materie so eng miteinander verknüpft, dass der Raum ein "Spiegelbild" der Materie ist. Die Materie formt den Raum und gibt ihm seine charakteristische Eigenschaft z.B. seine Krümmung.
Fluktuation: Schwankung (einer physikalischen Größe).
Fundamentale Kräfte: Die folgenden vier Kräfte zählen zu den fundamentalen, also grundlegenden Kräften im Universum: elektromagnetische Kraft, Gravitation (Schwerkraft), stark und schwache (Kern-)Kraft.
Gravitationskraft: Die schwächste der vier fundamentalen Kräfte. Sie bewirkt die Anziehung zwischen Massen.
Gravitationsstrahlung(-welle): Die Quelle von Gravitationsstrahlung(-welle) ist unter anderem ein kollabierender Stern, etwa bei einer Supernovaexplosion. Gravitationswellen sind bisher nur indirekt nachgewiesen worden.
Graviton: Teilchen welches die Gravitationskraft vermittelt, ähnlich wie das Photon Vermittler der elektromagnetischen Kraft ist.
Interferenz: Überlagerung von Wellen, erkennbar am charakteristischen Muster. Entsteht zum Beispiel, wenn man zwei Steine nebeneinander in einen ruhigen See wirft.
Kernfusion: Prozess, bei dem Atomkerne miteinander verschmelzen, zum Beispiel Wasserstoffatome – dabei entsteht Helium. Der Massenunterschied zwischen Ausgangs- und Endzustand wird als Energie freigesetzt. Kernfusion findet im Inneren von Sternen statt.
Kernkraft: Die starken Kernkräfte halten den Atomkern zusammen und die schwachen Kernkräfte sind unter anderem für den beta-Zerfall verantwortlich.
Klassische Theorie bzw. Physik: Jene Theorien, die auf den Prinzipien von Newton und Maxwell aufbauen und ohne Quantenphysik auskommen.
Kosmische Hintergrundstrahlung: Die vom Urknall übriggebliebene Strahlung (im Mikrowellenbereich), welche auf ca. –270 Grad Celsius abgekühlt ist.
Lichtgeschwindigkeit: Beträgt knapp 300.000 Kilometer pro Sekunde und ist nach Einstein eine Naturkonstante.
Lichtquanten: Lichtteilchen, auch Photonen genannt. Atome können Lichtquanten nur in ganz bestimmten Portionen aufnehmen oder abgeben.
Laser (Light amplification by stimulated emission of radiation): Strahlenquelle die quantenmechanische Eigenschaften ausnutzt, um stark gebündeltes Licht zu erzeugen.
Neutrino: Elementarteilchen, welches beispielsweise bei Kernprozessen vorkommt und eine sehr geringe oder sogar gar keine Masse hat. Neutrinos treten nur sehr schwach mit anderen Teilchen in Wechselwirkung.
Neutron: Neutrales Elementarteilchen, das zusammen mit Protonen den Atomkern bildet.
Neutronenstern: Ein kollabierter Stern, der nur noch ca. 30 Kilometern Durchmesser hat und aus extrem dicht gepackten Neutronen besteht.
Paralleluniversum: Ein Universum, das parallel zu unserem existiert. Everetts Theorie geht von vielen nebeneinander existierenden Paralleluniversen aus. Er vermutete, dass sich die Wirklichkeit jedesmal aufspaltet, wenn mehrere Möglichkeiten existieren.
Pauli-Prinzip: Ein fundamentales Gesetz welches verbietet, dass zwei Teilchen mit halbzahligem Spin (wie zum Beispiel Elektronen) im gleichen Quantenzustand sein dürfen. Die Folge ist, dass Elektronen voneinander wegstreben und die Materie nicht einfach zusammenfallen kann, obwohl sie zum größten Teil aus leerem Raum besteht.
Photoeffekt: Dieser Effekt behandelt das Freisetzen von Elektronen aus Metall, wenn dieses von elektromagnetischer Strahlung (z.B. Licht oder UV-Strahlung) getroffen wird. Die von den Elektronen aufgenommene Energie hängt von der Wellenlänge (Frequenz, Farbe) des bestrahlenden Lichtes ab und nicht von deren Intensität.
Photon: Lichtteilchen oder kleinstes Energiepaket. Es vermittelt auch die Kraft zwischen geladenen Teilchen.
Proton: Elementarteilchen, welches mit den Neutronen den Atomkern bildet.
Quant: Kleinste, unteilbare Einheit.
Quantengravitation: Theorie welche die Quantenmechanik und die Gravitationstheorie (Allgemeine Relativitätstheorie) vereinigt.
Quantenmechanik: Theorie welche die Bewegung (Mechanik) der Elementarteilchen beschreibt, z.B. Elektronen um den Atomkern. Ein wesentliches Merkmal ist, dass die Energie nur noch in Portionen (Quanten) abgegeben bzw. aufgenommen werden kann.
Quantenzustand: Die Bahn eines Elektrons um seinen Atomkern wird durch seinen Quantenzustand charakterisiert. Dabei muss jedes Elektron einen unterschiedlichen Zustand einnehmen (Pauli-Prinzip).
Quark: Protonen und Neutronen bestehen jeweils aus drei Quarks, Protonen aus zwei "up" und einem "down" und Neutronen aus einem "up" und zwei "down" Quarks, die untrennbar zusammenhängen.
Raumzeit: Alle drei Raumdimensionen plus die Zeitdimension. Relativitätstheorie: Umgangssprachliche Bezeichnung für Einsteins wichtigste Theorie, die unter anderem das berühmte E=mc2 enthält.. Man unterscheidet zwischen Allgemeiner Relativitätstheorie und Spezieller Relativitätstheorie.
Rotverschiebung: Verschiebung der Spektrums zu längeren Wellenlängen, beispielsweise durch den Doppler-Effekt, wenn sich Strahlenquelle und Beobachter voneinander entfernen, oder durch extrem starke Gravitation.
Schwache Kraft: Eine der vier fundamentalen Kräfte. Sie wirkt in Atomkernen, beispielsweise beim radioaktiven Zerfall.
Schwarzes Loch: Dahinter verbirgt sich ein kollabierter Stern, dessen Masse derart konzentriert ist, dass der Raum extrem weit gekrümmt wird. Nicht einmal Licht kann der extrem starken Gravitation eines Schwarzen Lochs entfliehen, deshalb ist es schwarz.
Singularität: Zentrum eines Schwarzen Lochs, an dem die Raumkrümmung theoretisch unendlich wird.
Spezielle Relativitätstheorie: Diese Theorie Einsteins beschreibt physikalische Vorgänge bei sehr hohen Geschwindigkeiten (nahe der Lichtgeschwindigkeit), zum Beispiel Zeitdehnung und Längenkontraktion.
Spin: Quantenmechanische Eigenschaft eines Elementarteilchens. Man kann diese Eigenschaft mit einer Drehung vergleichen.
Starke Kraft: Eine der vier fundamentalen Kräfte. Sie hält sowohl die Quarks als auch die Protonen und Neutronen in Atomkernen zusammen.
String: Eindimensionaler Faden, welcher in verschiedenen Schwingungszuständen existiert und dadurch die unterschiedlichen Elementarteilchen repräsentiert.
Stringtheorie: Theorie, welche über Strings (schwingende Fäden) die Quantenmechanik und die Gravitationstheorie zu vereinigen sucht.
Supernova: Gewaltige Explosion eines Sterns.
Thermodynamik (Wärmelehre): Sie beschreibt verschiedene Energieformen (Wärme, Bewegungsenergie, Arbeit, potentielle Energie...) und ihre Umwandlung von einer Form in eine andere. Nach dem 1. Hauptsatz kann Energie nie vernichtet werden, sie ändert nur ihre Form. Doch damit ist noch nicht klar, in welche Richtung die Umwandlung passiert. Dies beschreibt der 2. Hauptsatz ("Entropiesatz"). Er besagt, dass die Unordnung eines abgeschlossenen Systems immer zunimmt, und nur im idealsten Fall gleich bleibt.
Unschärfebeziehung: Fundamentales Prinzip wonach Ort und Geschwindigkeit eines quantenmechanischen Teilchens nicht gleichzeitig exakt bestimmt werden können. Je genauer der Ort, desto ungenauer kann die Geschwindigkeit bestimmt werden und umgekehrt.
Urknall: Zustand extremer Temperatur und Dichte zu Beginn unseres Universums, aus dem es sich nach und nach entfaltete.
Viele-Welten-Theorie: Eine von Everett begründete Theorie, welche die Existenz mehrerer Universen parallel nebeneinander erlaubt.
Virtuelles Teilchen: Elementares aber nicht direkt beobachtbares Teilchen. Virtuelle Teilchen entstehen ständig aus dem Nichts und zerstören sich gegenseitig wieder. Der Austausch von virtuellen Teilchen ist für die Kraftvermittlung verantwortlich.
Weißer Zwerg: Sterne kleiner als 1.4 Sonnenmassen kollabieren nach Verbrauch ihres nuklearen Brennstoffs zu Weißen Zwergen mit einem Durchmesser von einigen tausend Kilometern.
Welle-Teilchen Dualismus: Konzept, wonach quantenmechanische Teilchen, zum Beispiel Elektronen, sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften besitzen.
Wellenfunktion: Mathematische Beschreibung eines quantenmechanischen Teilchens. Sie zeigt den Zustand des Teilchens, also die Tatsache, dass es mehrere Möglichkeiten mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit hat, bis es beobachtet wird.
Zeitdehnung bzw. Zeitdilatation: Bei sehr hohen Geschwindigkeiten (nahe der Lichtgeschwindigkeit) tritt in bewegten Systemen laut Spezieller Relativitätstheorie eine Zeitdehnung relativ zum ruhenden Beobachter auf.
Zwillingsparadoxon: Das Phänomen unterschiedlich gealterter Zwillinge (durch die Zeitdilatation), wenn ein Zwilling mit hoher Geschwindigkeit (nahe Lichtgeschwindigkeit) reist, während der andere im ruhenden System zurückbleibt.