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Moderne Physik: Relativität, Kern- & Teilchenphysik

139 cards · 🇩🇪 Deutsch

Spezielle und allgemeine Relativitätstheorie, Kernzerfall und das Standardmodell.

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Relativitätstheorie

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  1. 1Relativitätstheorie
    Zwei physikalische Theorien von Albert Einstein: die spezielle Relativitätstheorie (1905) und die allgemeine Relativitätstheorie (1915), die Raum, Zeit und Gravitation beschreiben
  2. 2Worauf ist die spezielle Relativitätstheorie anwendbar?
    Auf alle physikalischen Phänomene in Abwesenheit von Gravitation
  3. 3Was erklärt die allgemeine Relativitätstheorie?
    Das Gravitationsgesetz und seine Beziehung zu den anderen Naturkräften, gültig im kosmologischen und astrophysikalischen Bereich
  4. 4Raumzeit
    Eine vereinheitlichte vierdimensionale Größe, die die drei Raumdimensionen mit einer Zeitdimension kombiniert
  5. 5Die zwei Postulate der speziellen Relativitätstheorie
    1) Die Gesetze der Physik sind in allen Inertialsystemen gleich. 2) Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist für alle Beobachter konstant
  6. 6Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
    Etwa 3,0 × 10⁸ m/s (rund 300.000 km/s), konstant für alle Beobachter
  7. 7Inertialsystem
    Ein Bezugssystem, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt (nicht beschleunigt) und in dem Newtons erstes Gesetz gilt
  8. 8Relativität der Gleichzeitigkeit
    Ereignisse, die für einen Beobachter gleichzeitig sind, müssen es für einen anderen, relativ dazu bewegten Beobachter nicht sein
  9. 9Zeitdilatation
    Bewegte Uhren gehen langsamer als ruhende Uhren, gemessen von einem ruhenden Beobachter
  10. 10Längenkontraktion
    Objekte erscheinen in Bewegungsrichtung relativ zum Beobachter verkürzt
  11. 11Kosmisches Geschwindigkeitslimit
    Kein physikalisches Objekt, keine Nachricht und kein Feld kann sich schneller als das Licht im Vakuum bewegen
  12. 12Masse-Energie-Äquivalenz
    Energie und Masse sind äquivalent und ineinander umwandelbar, ausgedrückt durch Einsteins berühmte Gleichung E = mc²
  13. 13E = mc²
    Energie ist gleich Masse mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat; Masse kann in Energie umgewandelt werden und umgekehrt
  14. 14Welches Experiment bestätigte die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit?
    Das Michelson-Morley-Experiment (1881, 1887) konnte keinen Ätherwind nachweisen und zeigte damit, dass die Lichtgeschwindigkeit isotrop ist
  15. 15Lorentz-Transformationen
    Mathematische Gleichungen, die Raum- und Zeitkoordinaten zwischen verschiedenen Inertialsystemen in der speziellen Relativitätstheorie verknüpfen
  16. 16Was ersetzte die spezielle Relativitätstheorie?
    Die Galilei-Transformationen der klassischen Mechanik durch die Lorentz-Transformationen
  17. 17Lorentz-Faktor
    γ = 1/√(1 - v²/c²), ein Faktor, der in den Formeln für Zeitdilatation und Längenkontraktion auftritt
  18. 18Welche Theorie löste die Relativitätstheorie ab?
    Eine 200 Jahre alte, vor allem von Isaac Newton begründete Mechanik-Theorie
  19. 19Äquivalenzprinzip
    Die physikalischen Effekte in einem beschleunigten Bezugssystem sind identisch mit denen in einem Gravitationsfeld
  20. 20Warum nahm Einstein an, dass die Raumzeit gekrümmt ist?
    Um die Unvereinbarkeit zwischen freiem Fall (Trägheitsbewegung) und Beschleunigung in der klassischen Mechanik und der speziellen Relativitätstheorie aufzulösen
  21. 21Einsteinsche Feldgleichungen
    Gleichungen, die die Krümmung der Raumzeit mit der darin enthaltenen Masse, Energie und Impuls verknüpfen
  22. 22Riemannsche Geometrie
    Ein im 19. Jahrhundert entwickelter mathematischer Rahmen zur Beschreibung gekrümmter Räume, den Einstein zur Formulierung der allgemeinen Relativitätstheorie nutzte
  23. 23Gravitative Zeitdilatation
    Uhren gehen in tieferen Gravitationstöpfen langsamer (stärkere Gravitation = langsamere Zeit)
  24. 24Periheldrehung des Merkur
    Die Merkurbahn präzediert (verschiebt sich) auf eine Weise, die Newtons Gravitation nicht erklären kann, wohl aber die allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt
  25. 25Lichtablenkung
    Lichtstrahlen werden beim Durchqueren eines Gravitationsfelds gekrümmt, wie von der allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt
  26. 26Gravitationslinseneffekt
    Die Krümmung von Licht durch massereiche Objekte aufgrund ihres Gravitationsfelds, wodurch Bilder entfernter Objekte verzerrt werden
  27. 27Frame-Dragging (Bezugssystemmitführung)
    Rotierende Massen 'ziehen' die umgebende Raumzeit mit sich
  28. 28Expansion des Universums
    Das Universum dehnt sich aus, und bestimmte Komponenten können diese Expansion beschleunigen (dunkle Energie)
  29. 29Freier Fall in der allgemeinen Relativitätstheorie
    Trägheitsbewegung — Objekte im freien Fall bewegen sich ohne einwirkende Kräfte auf natürliche Weise entlang von Geodäten in der gekrümmten Raumzeit
  30. 30Geodäte
    Der kürzestmögliche Weg durch die gekrümmte Raumzeit, dem Objekte im freien Fall folgen

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