Heisenbergin epävarmuusperiaate on ydinfysiikan periaate, jonka ensimmäisen kerran kuvasi teoreettinen fyysikko Werner Heisenberg. Siinä todetaan, että ei voida mitata tarkasti ja tarkasti tietyn aliatomihiukkasen vauhtia ja asemaa samanaikaisesti. Periaatteessa todetaan myös, että kahden mittauksen tarkkuus ovat kääntäen toisiinsa nähden – yhden mittauksen tarkkuus heikkenee vastaavasti, kun toisen mittaus lähestyy sen tarkkuuden rajaa. Heisenberg selvensi periaatetta toteamalla, ettei sillä ollut mitään tekemistä kokeellisten tekniikoiden tai mittauslaitteiden kanssa. Jopa teoreettisesti ihanteellisissa ja täydellisissä olosuhteissa se pysyisi voimassa.
Heisenbergin paperissa, joka käsittelee epäatomuutta aliatomisiin hiukkasiin nähden, Heisenbergin epävarmuusperiaate sanoo, että “mitä tarkemmin sijainti määritetään, sitä vähemmän täsmällisesti tunnetaan momentti ja päinvastoin.” Tämä lausunto näyttää yksinkertaiselta, mutta sillä oli tärkeitä vaikutuksia kvanttimekaniikan ja kvanttifysiikan uusiin tieteisiin. Se mullisti tavan, jolla tutkijat ymmärsivät fysiikan, maailmankaikkeuden, aineen luonteen ja todellisuuden. Ennen tämän idean kehittämistä fysiikka perustui oletukseen, että teoreettisesti jokaisella maailmankaikkeuden hiukkasella on teoreettisesti tarkka ja tarkka arvo, vaikka keinoja näiden ominaisuuksien mittaamiseen ei olisi olemassa.
Heisenbergin epävarmuusperiaate sanoo, että ei vain ole näin, vaan että se ei voi koskaan olla näin ja että tämä tosiasia on seurausta aineen perusrakenteesta ja tavasta, jolla sen muodostavat hiukkaset käyttäytyvät. Kvanttimekaniikka käsittelee sen sijaan tarkkoja arvoja aliatomihiukkasten eri ominaisuuksille eri ominaisuuksien todennäköisyydellä ja hiukkasten käyttäytymisellä. Se liittyy myös valon kykyyn toimia sekä aallona että hiukkasena ja äärellisellä nopeudella, jolla se kulkee.
Osana periaatteen kehittämistyötä Heisenberg käsitteli epävarmuussuhteita. Tämän työn perustana hän käytti hypoteettista yksittäistä elektronia, joka liikkui tyhjiön läpi. Elektronin havaintoja kuvataan sen vauhdilla, joka määritellään sen nopeudeksi – nopeudeksi ja suuntaksi – kerrottuna sen massaan, varaukseen ja havaintoon kuluvaan aikaan. Hän käytti ajatuskokeilua käyttäen kuvitteellista gammasäteilymikroskooppia osoittaakseen, että hänen periaatteensa mukaan on mahdotonta tietää tällaisen hiukkasen ominaisuuksien kaikkien muuttujien tarkkaa arvoa.