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Größenordnungen
der Natur -
Einheiten für Energie, Impuls
und Masse
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Die Einheit der Energie ist 1 J = 1 VAs. Die Elementarladung beträgt e
= 1,6022
.
10
-19
As. Für (im Vergleich zum makroskopischen Bereich) sehr kleine Energien
verwendet man auch die Einheit
1
eV = 1,6022
.
10
-19
J.
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1 eV ("ein e-Volt") ist die Energie, die ein Elektron bei der Beschleunigung durch die Spannung 1 V gewinnt. Elektronen, die z.B. im Fernseher mit 25000 V = 25 kV beschleunigt werden, besitzen danach eine kinetische Energie
von 25 keV. Weitere Einheiten sind:
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1
M
eV
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Mega
elektronenvolt
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1
.
10
6
eV
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1
G
eV
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Giga
elektronenvolt
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1
.
10
9
eV
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1
T
eV
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Tera
elektronenvolt
|
1
.
10
12
eV
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Gesamtmasse
und Gesamtenergie sind proportional zueinander (E = mc
2
).
Der Proportionalitätsfaktor ist c
2
. Für Gesamtenergien, die wesentlich höher als die Ruheenergie
E
0
der Teilchen ist,
kann man für die relativistische Energie-Impulsbeziehung
(pc)
2
= E
2
- (E
0
)
2
in guter Näherung schreiben: |
(pc)
2
»
E
2
oder E
»
pc.
Daraus folgt für
den
Impuls p
:
p
»
E/c
Für die
Gesamtmasse m
kann man schreiben
m = E/c
2
.
Der Einfachheit halber geben die Teilchenphysiker deshalb den Impuls in der
Einheit 1 eV/c und die Masse eines Teilchens in der Einheit 1 eV/c
2
an.
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Größe
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Zusammenhang
mit E
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Einheit
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Energie E
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E
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1 eV
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Impuls p
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p
»
E/c
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1 eV/c
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Gesamtmasse
m
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m = E/c
2
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1 eV/c
2
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Leider sind Physiker aber oft schreibfaul und lassen bei Impuls und Masse das
c bzw. c
2
weg
und geben alle drei Größen in eV an.
So
kann es vorkommen, dass
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man in einem Buch liest: "Das Z
0
-Boson
hat die Masse 91,2
GeV ",
obwohl es korrekterweise "91,2
GeV/c
2
"
heißen müsste.
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Frage:
Welchen Impuls besitzt ein Elektron, das durch eine Spannung von 20 MV
beschleunigt wurde?
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