Glossar

Hier folgt ein Glossar der gebräuchlichsten Begriffe der Quantenphysik:

Amplitude: Die größte Auslenkung eines schwingenden Teilchens.

Anti-Hermitescher Operator: Ein Operator, für den gilt A^† = –A

Antiteilchen: Jedes Elementarteilchen besitzt ein entsprechendes Antiteilchen. Es kommt in der normalen Materie nicht vor und unterscheidet sich vom konventionellen Teilchen durch die Ladung, besitzt aber die gleiche Masse, Spin und magnetisches Moment. Das Photon ist sein eigenes Antiteilchen.

Arbeit: Das Produkt aus Kraft und dem Weg, über den die Kraft wirkt.

Betrag: Der Betrag oder die Länge eines Vektors (Vektoren besitzen eine Richtung und einen Betrag).

Bohr'scher Radius: Der mittlere Abstand der Kreisbahn eines Elektrons in einem Wasserstoffatom (im klassischen Sinn): etwa 10^-10.

Bosonen: Teilchen mit ganzzahligem Spin, wie etwa Photonen, π-Mesonen usw.

Bra-Ket-Schreibweise: Abkürzung der Matrixform von Zustandsvektoren durch einen Ket-Vektor | ψ >, bzw. seines konjungiert komplexen Vektors (Bra-Vektor) < ψ |.

Compton-Effekt: Die vom Streuwinkel abhängige Zunahme der Wellenlänge, die auftritt, wenn Licht auf ein ruhendes Elektron trifft.

Diagonalisierung: Umformung einer Matrix, sodass in ihrer Diagonalen nur von Null verschiedene Elemente auftauchen.

Differentieller Wirkungsquerschnitt: Der differentielle Wirkungsquerschnitt ist in der Streutheorie ein Maß für die Zahl der in ein bestimmtes Winkelelement gestreuten Teilchen; er stellt so etwas wie den Mittelpunkt einer Zielscheibe dar.

Dirac-Konstante: Die Planck'sche Wirkungskonstante (h = 6,6256 × 10^–34 Js) geteilt durch 2π. Sie wird durch ein durchgestrichenes h dargestellt: .

Dirac-Schreibweise: Siehe Bra-Ket-Schreibweise.

Drehimpuls: Das Produkt aus dem Abstand eines Teilchens (Körpers) von einem Drehpunkt und seines Impulses senkrecht zur Achse Teilchen-Drehpunkt.

Eigenwert: Eine komplexe Konstante, die die Änderung des Betrages eines Vektors beschreibt.

Eigenvektor: Ein Vektor, dessen Betrag, nicht aber dessen Richtung sich ändert, wenn ein Operator auf ihn wirkt.

Einfache harmonische Bewegung: Eine sich wiederholende Bewegung, bei der die Rückstellkraft proportional zur Auslenkung ist.

Einfallender Fluss: Die Anzahl einfallender Teilchen pro Einheitsfläche und Zeit.

Elastischer Stoß: Ein Stoß, bei dem die kinetische Energie der Stoßpartner erhalten bleibt.

Elektrisches Feld: Die Kraft auf eine Probeladung, geteilt durch ihre Ladung, als Folge der Wechselwirkung mit anderen Ladungen.

Elektron: Ein negativ geladenes Elementarteilchen mit halbzahligem Spin.

Elektronenvolt (eV): Die Energie, die ein Elektron gewinnt, wenn es eine Potentialdifferenz von 1 V durchläuft.

Emissivität: Eine Eigenschaft von Materie, die eine Aussage darüber macht, wie gut sie Strahlung emittiert.

Energie: Die Fähigkeit eines Systems Arbeit zu verrichten.

Energie-Entartung: Die Anzahl von Zuständen mit der gleichen Energie.

Energieerhaltung: Dieses physikalische Gesetz besagt, dass sich die Energie eines abgeschlossenen Systems nicht ändert, solange keine äußeren Einflüsse auf das System wirken.

Energie-Topf: Siehe Potentialtopf.

Erwartungswert: Der wahrscheinlichste Wert, der durch die Anwendung eines Operators erzeugt wird.

Erzeugungsoperator: Ein Operator, der die Energie eines Eigenzustands um ein Niveau anhebt.

Fermionen: Teilchen mit halbzahligen Spin, wie etwa Elektronen, Protonen, Neutronen, Quarks usw.

Frequenz: Die Anzahl von Schwingungen pro Sekunde.

Gebundener Zustand: Ein Zustand, von dem sich ein Teilchen nicht frei in das Unendliche entfernen kann.

Geschwindigkeit: Die Rate der Ortsänderung eines Objekts. Die Geschwindigkeit ist ein Vektor.

Hamilton-Operator: Ein Operator, der die Gesamtenergie eines Teilchens beschreibt, sowohl die kinetische als auch die potentielle.

Heisenberg'sche Unschärferelation: Siehe Unschärferelation.

Hermitesch-Adjungierte: Ein durch A^† dargestellter Operator, der komplexe Zahlen durch ihre konjugiert komplexen ersetzt, Zeilen und Spalten vertauscht.

Hermitescher Operator: Operatoren, die gleich ihrem hermitesch adjungierten sind; mit anderen Worten, ein Operator ist hermitesch, wenn A^† = A.

Impuls: Das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit eines Teilchens. Der Impuls ist ein Vektor.

Intensität einer Welle: Die zeitlich gemittelte, von einer Welle transportierte Energie pro Einheitsfläche.

Joule: Im MKS-System die Einheit der Energie: 1 Nm.

Ket-Vektor: Siehe Bra-Ket-Schreibweise.

Kinetische Energie: Die Bewegungsenergie eines Teilchens.

Kommutieren: Zwei Operatoren kommutieren, wenn ihr Kommutator gleich null ist. Der Kommutator zweier Operatoren A und B ist [A, B] = AB – BA.

Komplex konjugiert: Die Zahl, die man erhält, wenn man das Vorzeichen des Imaginärteils einer Zahl austauscht. Die komplex Konjugierte wird durch das Symbol * gekennzeichnet.

Kugelkoordinaten: Koordinatensystem, bei dem zwei Winkel und die Länge eines Radiusvektors zur Beschreibung einer Position benutzt werden.

Laborsystem: In der Streuungstheorie das Bezugssystem, in dem ein einfallendes Teilchen auf ein ruhendes trifft. Siehe auch Schwerpunktsystem.

Laplace-Operator: Ein Operator (dargestellt durch Δ), den man benutzt, um den Hamilton-Operator zu finden.

Leistung: Die Rate der Änderung der Energie eines Systems.

Magnetisches Feld: Die von magnetischen oder sich bewegenden Ladungen ausgeübte Kraft auf eine sich bewegende Probeladung (geteilt durch deren Ladung).

Masse: Die Eigenschaft von Materie, sich einer Beschleunigung zu widersetzen.

MKS-System: Das Maßsystem, das auf den Einheiten Meter, Kilogramm und Sekunde beruht.

Newton: Im MKS-Sytem die Einheit der Kraft: 1 N = 1 kg m s^–2.

Normalisierte Funktion: Eine Funktion, bei der sich die Wahrscheinlichkeiten zu 1 addieren.

Orbitale: Drehimpulszustände eines Teilchens (z.B. eines Elektrons), die sich in der Atomstruktur als Unterschalen darstellen.

Orthogonal: Wenn für zwei Ket-Vektoren | ψ und | φ gilt: ψ | φ = 0, so sind sie zueinander orthogonal.

Orthonormal: Wenn zwei Ket-Vektoren | ψ und | φ folgende Bedingungen erfüllen: ψ | φ = 0, ψ | ψ = 1 und φ | φ = 1, so sind sie zueinander orthonormal.

Paar-Erzeugung: Die Umwandlung eines hochenergetischen Photons in ein Elektron und ein Positron.

Paar-Vernichtung: Die Umwandlung eines Elektrons und eines Positrons in Licht.

Pauli-Prinzip: Zwei Elektronen können in einem Atom nicht denselben Zustand einnehmen.

Photoelektrischer Effekt: Die Emission von Elektronen aus einem Metall aufgrund von Lichtstrahlung. Die kinetische Energie der Elektronen hängt nur von der Frequenz, nicht aber von der Intensität des einfallenden Lichtes ab.

Photon: Ein Quant elektromagnetischer Strahlung.

Pi-Meson: Ein subatomares Teilchen, das dazu beiträgt, den Kern eines Atoms zusammenzuhalten.

Plancksche Konstante: Eine universelle Konstante, die die Beziehung zwischen Energie und Frequenz eines Teilchens beschreibt. Ihr Wert beträgt h = 6,6256 × 10^–34 Js.

Positron: Das positiv geladene Anti-Elektron.

Potentialbarriere: Eine räumlich begrenzte Potentialstufe. Ein Elektron kann in der Lage sein, durch die Barriere zu tunneln und auf der anderen Seite wieder auszutreten.

Potentialstufe: Ein Gebiet, in dem die potentielle Energie eine stufenförmige Erhöhung aufweist. Ein Teilchen, das auf die Stufe trifft, kann entweder reflektiert oder durchgelassen werden.

Potentialtopf: Ein Gebiet, in dem die potentielle Energie geringer ist als im umgebenden Bereich. Teilchen mit zu geringer Energie bleiben im Topf gefangen und können ihre potentielle Energie nicht in kinetische umwandeln.

Potentielle Energie: Die Energie eines Objektes aufgrund seiner Lage, wenn beispielsweise eine Kraft auf das Objekt oder seine inneren Bestandteile wirkt.

Quantisierung: Das Auftreten von unteilbaren (diskreten) Einheiten einer Größe.

Quark: Teilchen, die zusammen mit Antiquarks Protonen, Neutronen usw. bilden.

Radiant: Die MKS-Einheit von Winkeln. 2π bilden einen Vollkreis.

Schrödinger-Gleichung: Liefert eine Wellenfunktion, die beschreibt, wie sich die Energie und der wahrscheinliche Aufenthaltsort von Elektronen mit der Zeit ändern.

Schwarzer Körper: Ein Körper, der alle Strahlung absorbiert und dann wieder abstrahlt.

Schwellfrequenz: Licht mit geringerer Frequenz ist nicht in der Lage, Elektronen aus Metallen auszulösen. Dies ist nur oberhalb der Schwellfrequenz möglich.

Schwerpunktsystem: In der Streutheorie das Bezugssystem, in dem der Massenschwerpunkt stationär ist und sich die Teilchen aufeinander zu bewegen und zusammenstoßen. Siehe auch Laborsystem.

Schwingung: Eine regelmäßige periodische Bewegung.

Schwingungsdauer: Die Dauer eines Zyklus einer sich wiederholenden Bewegung.

Skalar: Eine einfache Zahl (im Gegensatz zum Vektor ohne Richtung).

Spin: Der intrinsische Drehimpuls eines Elektrons. Er kann entweder auf- oder abwärts gerichtet sein.

Strahlung: Der Transport von Wärme und Energie als elektromagnetische Welle.

Störung: Eine Anregung, die schwach genug ist, dass man die sich ergebenden Energieniveaus und Wellenfunktionen als Berichtigung der fundamentalen Niveaus und Wellenfunktionen des ungestörten Systems berechnen kann.

Stromdichte: Siehe Teilchenstromdichte

Synchrotron: Ein spezieller Typ eines Teilchenbeschleunigers.

Teilchen: Eine diskrete Materieeinheit.

Totaler Wirkungsquerschnitt: In der Streutheorie der Gesamtwirkungsquerschnitt für jede Art von Streuung unabhängig vom Streuwinkel.

Tunneleffekt: Das Phänomen, dass Teilchen Gebiete durchdringen können, die klassisch verboten sind.

Ultraviolett-Katastrophe: Das Versagen des Raleigh-Jeans-Gesetzes, die Strahlung eines schwarzen Körpers für hohe Frequenzen zu beschreiben.

Unelastischer Stoß: Ein Stoß, bei dem die kinetische Energie der Stoßpartner nicht erhalten bleibt.

Unschärferelation: Die Unschärferelation besagt, dass es unmöglich ist, gleichzeitig Ort und Impuls eines Objektes genau zu kennen.

Vektor: Eine Größe, die sowohl einen Betrag als auch eine Richtung besitzt.

Vernichtungsoperator: Ein Operator, der die Energie eines Eigenzustandes um ein Niveau erniedrigt.

Volt: Im MKS-System die Einheit des elektrostatischen Potentials (1 J/C).

Wahrscheinlichkeitsamplitude: Die Wurzel aus der Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilchen einen bestimmten Zustand einnimmt.

Wahrscheinlichkeitsdichte: Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilchen eine bestimmte Position einnimmt oder einen bestimmten Impuls besitzt.

Welle: Eine sich räumlich fortpflanzende energetische Störung.

Wellenlänge: Der Abstand zwischen zwei Wellenbergen oder zwei Wellentälern.

Welle-Teilchen-Dualismus: Die Beobachtung, dass Licht je nach Experiment sowohl Wellen- als auch Teilchencharakter aufweisen kann.

Wellenpaket: Eine Anzahl von Wellenfunktionen, die an einem Ort positiv interferieren, aber negativ an allen anderen Orten (sich dort also auslöschen).

Zentralpotential: Ein kugelsymmetrisches Potential.

Zustandsvektor: Ein Vektor, der die Wahrscheinlichkeitsamplitude angibt, mit der sich Teilchen in den verschiedenen, ihnen möglichen Zuständen befinden.