Grundlagen der modernen Physik: Ein Überblick

Die moderne Physik

Dieser Zweig der Physik beschreibt Systeme auf mikroskopischer Ebene, wie etwa Atome, basierend auf der Relativitäts- und Quantentheorie.

Modell der modernen Physik

Ende des 19. Jahrhunderts herrschte die Überzeugung, dass alle Naturphänomene durch die Newtonschen Gesetze, die Prinzipien der Thermodynamik und die Gesetze des Elektromagnetismus beschrieben werden könnten, die auf einer mechanischen Auffassung des Universums beruhten.

Bekräftigung der modernen Physik

Im Jahr 1905 veröffentlichte Albert Einstein eine Reihe von Arbeiten, die die Physik revolutionierten, insbesondere durch die Beschreibung der Welle-Teilchen-Dualität des Lichts und die Relativitätstheorie.

Klassifizierung der modernen Physik

Die moderne Physik befasst sich mit Phänomenen, die bei Lichtgeschwindigkeit oder Werten nahe der Lichtgeschwindigkeit auftreten, sowie mit Skalen in der Größenordnung eines Atoms oder darunter. Sie unterteilt sich in:

• Quantenmechanik
• Relativitätstheorie

Isotope

Zwei Atome sind Isotope, wenn sie die gleiche Kernladungszahl haben, also die gleiche Anzahl an Protonen im Kern (was das Element bestimmt), aber eine unterschiedliche Massenzahl aufgrund einer abweichenden Anzahl von Neutronen im Kern aufweisen.

Kernspaltung

Kernspaltung ist die Aufteilung eines Atoms in zwei oder mehr Spezies. Dieses Phänomen ist sehr bekannt: Ein schwerer Atomkern, wie etwa angereichertes Uran, wird mit Teilchen beschossen, um den Kern zu spalten, was zur Freisetzung von Energie und subatomaren Teilchen führt.

Kernfusion

Die Kernfusion ist die Kombination von zwei oder mehr Atomkernen, um eine neue Spezies zu bilden. Ein Beispiel ist die Bildung von Helium aus zwei Wasserstoff-Atomkernen. Dieses Phänomen findet in der Sonne statt.

Radioaktivität

Radioaktivität ist ein natürliches physikalisches Phänomen, bei dem bestimmte Stoffe, sogenannte radioaktive Elemente, Strahlen emittieren. Diese besitzen die Eigenschaft, Fotoplatten zu schwärzen, Gase zu ionisieren und undurchsichtige Körper zur Fluoreszenz anzuregen.

Zeitdilatation

Die Zeitdilatation ist ein durch die Relativitätstheorie vorhergesagtes Phänomen, bei dem ein Beobachter feststellt, dass die Uhr eines anderen (eine physikalisch identische Uhr) langsamer läuft. Dies ist abhängig vom Bezugssystem des Beobachters; lokal vergeht die Zeit im gleichen Tempo.

Relativistische Masse

In der heutigen wissenschaftlichen Gemeinschaft der Teilchenphysik wird die invariante Masse als die einzige Masse betrachtet, während der Begriff der relativistischen Masse durch den der Energie ersetzt wird.

Relativitätstheorie

Die Relativitätstheorie umfasst zwei Theorien (die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie), die von Einstein zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt wurden, um die Unvereinbarkeit zwischen der Newtonschen Mechanik und dem Elektromagnetismus zu beheben.