Nikos Reise durch Raum und Zeit - ein Roman über die Rätsel der Quantenphysik

Protons, mit dem zusammen sie sich im Atomkern befinden.
    ÖPIK-OORT-WOLKE, AUCH OORT’SCHE WOLKE    
Die Öpik-Oort-Wolke ist eine Wolke aus Kometen und Asteroiden am Rande unseres Sonnensystems. Man glaubt, dass einige der Kometen, die wir von der Erde aus sehen können, in der Öpik-Oort-Wolke entstanden sind.
    PHOTON    
Photonen sind Teilchen, aus denen das Licht besteht; sie werden auch Lichtteilchen genannt. Genau wie das Higgs-Boson oder das Graviton gehören sie zur Familie der Bosonen. Als Träger elektromagnetischer Strahlung haben sie keine Masse und bewegen sich im Vakuum mit einer Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde: die schnellsten Teilchen des Universums.
    1905 stellte Albert Einstein seine Lichtquantenhypothese auf (später erst entstand der Begriff der Photonen), um den photoelektrischen Effekt zu erklären. Damit wurde die Hypothese ergänzt, dass Licht eine Welle ist.
    PROTON    
Positiv geladenes subatomares Teilchen. Das Proton ist einer der Bestandteile des Atomkerns; es besteht aus drei Quarks: zwei Up- und einem Down-Quark.
    QUANTENKRYPTOGRAFIE    
1984 entwarfen Charles Bennett und Gilles Brassard das erste Protokoll, um quantenkryptisch verschlüsselte Botschaften zu versenden. Mit Hilfe dieses Protokolls wird ein geheimer Schlüssel erstellt, mit dem eine Botschaft entschlüsselt werden kann. Dieser Schlüssel wird mittels Photonen (Quantenteilchen) übertragen, die Information erhält man, indem man bestimmte Filter anwendet. Da sich die Teilchen wie alle anderen Quantenteilchen auch durch ihre Betrachtung verändern, gibt es nur eine einzige Gelegenheit, die über sie vermittelte Information zu erhalten. Versucht also jemand, den geheimen Schlüssel abzufangen, verändert er ihn allein durch die Betrachtung – und somit kann der Schlüssel nicht mehr zum Entschlüsseln der eigentlichen Nachricht dienen. Auf diese Art und Weise kannst du also eine hundertprozentig bombensichere Geheimbotschaft versenden.
    QUANTENVERSCHRÄNKUNG    
Die Quantenverschränkung ist eine Quanteneigenschaft, die 1935 von Einstein, Podolsky und Rosen vorgestellt wurde: Sind zwei Teilchen miteinander verschränkt, dann stehen sie in einer Verbindung zueinander; als System reagieren sie unmittelbar miteinander, obwohl sie räumlich voneinander getrennt sind. Ein Beispiel: Stell dir vor, du hast zwei Münzen, die durch eine Quantenverschränkung ein System bilden. Liegt die eine mit der Kopfseite nach oben, muss die andere die Zahl anzeigen. Jetzt schicken wir eine der Münzen nach Europa, die andere nach Australien. Da es sich um Quantenmünzen handelt, werden sie immer – dank dem Superpositionsprinzip – Kopf und Zahl gleichzeitig anzeigen. Was geschieht nun aber, wenn wir beobachten, dass die in Europa gelandete Münze mit der Kopfseite nach oben liegt? Die Superposition ist zerstört. Im selben Moment wird die australische Münze aufhören, sich in Superposition zu befinden, und mit der Zahlseite nach oben liegen. Anders gesagt: Wenn mit der einen Münze etwas geschieht, geschieht im selben Moment auch etwas mit der anderen Münze – egal, wie weit die beiden voneinander entfernt sind.
    QUARK    
Quarks sind zusammen mit Leptonen die Teilchen, aus denen alle Materie besteht. Momentan sind sie die kleinsten Teilchen, die der Mensch entdeckt hat. Es gibt sechs Quark-Typen, die drei Generationen oder Familien angehören. Die erste Familie sind die Up- und Down-Quarks, die zweite die Charm- und Strange-Quarks und die dritte die Top- und Bottom-Quarks. Jedes Quark hat sein entsprechendes Antiquark. Neutronen bestehen aus einem Up-Quark und zwei Down-Quarks, während Protonen aus zwei Up- und einem Down-Quark gebildet werden. 1964 wurden die Quarks von Murray Gell-Mann vorausgesagt, der 1969 für seine Entdeckungen auf dem Gebiet der Elementarteilchen den Nobelpreis für Physik bekommen hat. Experimentell entdeckt wurden die Quarks zwischen 1967 und 1973 bei Experimenten mit dem Teilchenbeschleuniger SLAC .
    RELATIVITÄTSTHEORIE, SPEZIELLE    
Die spezielle Relativitätstheorie wurde 1905 von Albert Einstein veröffentlicht. Er erklärt darin, dass die Lichtgeschwindigkeit im luftleeren Raum immer gleich ist: Egal, ob du dich im Stillstand auf der Erde befindest oder in einer gigantischen Weltraumrakete, die mit 200.000 Kilometern pro Sekunde durch das All rast – du wirst das Licht immer mit einer Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde sich fortbewegen