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Maßeinheiten der Energie

Wahrscheinlich kennst Du für Energie die Maßeinheit Joule. In der Teilchenphysik wird jedoch eine andere, etwas praktischere Größe benutzt: Elektronenvolt (eV). Der Grund dafür ist, dass die Energiewerte, die bei Teilchenkollisionen gemessen werden, sehr klein sind und von der Energie der einzelnen Teilchen abhängen.

Ein Elektronenvolt (1 eV) ist die kinetische Energie eines einzelnen Elektrons, das im Vakuum die Spannung von 1 Volt durchläuft und dadurch beschleunigt wird. Zwischen der Einheit Joule und 1eV besteht folgender Zusammenhang:

Wir verwenden häufig Energien in der Größenordnung von mehreren Millionen Elektronenvolt. Deshalb ist es hilfreich, die folgenden Begriffe zu kennen:




Damit kann man also 1 GeV (Gigaelektronenvolt) sagen anstelle von 1,6 x 10-10J (0.00000000016 Joule).

Umrechnung

Um zum Beispiel 14 TeV (das ist die geplante Maximalenerige der Proton-Proton-Kollisionen im LHC ) in Joule umzurechnen, kannst Du die oben stehende Formel nutzen und erhältst:



was in etwa der Energie einer Mücke im Flug entspricht!

Und wenn Du eine Angabe in Joule hast und diese in eV umrechnen willst? Ganz einfach:

1 Joule entspricht also etwa 6000 PeV. So viel kinetische Energie hat ein kleiner Apfel, der, von der Schwerkraft angezogen, einen Meter herunterfällt.

Übungen (Lösungen s.u.):

  1. Rechne 10 GeV in Joule um.
  2. Rechne 100 Joule in eV um.

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Antworten:
1.) 1,602 x 10-9J
2.) 6,242 x 105 PeV