I 1927 fant Werner Heisenberg ut at det er umulig samtidig å bestemme både en partikkels posisjon og bevegelsesmengde. Jo mer presist vi bestemmer den ene størrelsen, jo mindre vet vi om den andre. Dette kalles Heisenbergs usikkerhetsprinsipp, og er en grunnleggende egenskap ved kvantemekanikken.

Det presise uttrykket er:

Denne konstanten er Plancks konstant delt på to. Plancks konstant representeres ved symbolet , eller "h-strek", og er lik 1.05 x 10^-34 joule-sekunder, eller 6.58 x 10^-22 MeV-sekunder.

Det å måle en partikkels posisjon vil påvirke vår kjennskap til dens bevegelsesmengde (massefart), og omvendt.

Et tilsvarende prinsipp for manglende mulighet til presist samtidig å kjenne energi og tid kan uttrykkes:

Dette betyr at hvis en partikkel bare eksisterer et meget kort tidsrom, kan man ikke presist kjenne dens masse (husk at energi og masse er forbundet gjennom E=mc²). En partikkel har større såkalt vidde jo kortere dens levetid er. Dette leder videre til begrepet virtuelle partikler.