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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 MeV
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Megaelektronenvolt
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1.106
eV
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1 GeV
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Gigaelektronenvolt
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1.109
eV
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1 TeV
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Teraelektronenvolt
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1.1012
eV
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Gesamtmasse
und Gesamtenergie sind proportional zueinander (E = mc2).
Der Proportionalitätsfaktor ist c2.
Für Gesamtenergien, die wesentlich höher als die Ruheenergie
E0 der Teilchen ist,
kann man für die relativistische Energie-Impulsbeziehung
(pc)2
= E2 - (E0)2
in guter Näherung
schreiben:
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(pc)2
»
E2
oder E
»
pc.
Daraus folgt für
den Impuls p:
p »
E/c
Für
die
Gesamtmasse m kann man schreiben m = E/c2.
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/c2
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/c2
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1 eV/c2
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Leider
sind Physiker aber oft schreibfaul und lassen bei Impuls und Masse das
c bzw. c2
weg
und geben alle drei Größen in eV an.
So
kann es vorkommen, dass
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man in einem Buch liest: "Das Z0-Boson
hat die Masse 91,2 GeV",
obwohl es korrekterweise "91,2 GeV/c2"
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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