Einheiten und Größenordnungen

In der Teilchenphysik hat man es mit Energien und Massen zu tun, die um ein Vielfaches kleiner sind als die, die uns in der Alltagswelt begegnen. Die Verwendung der normalen Einheiten wie Kilogramm (kg), Joule (=Watt Sekunde) etc. wäre deshalb sehr unpraktisch. In der Teilchenphysik ist es deshalb üblich, die Energie in Einheiten von Elektronenvolt (eV) zu messen. Dies ist die Energie, die eine Elektron gewinnt, wenn es der Spannungsdifferenz von einem Volt ausgesetzt ist. Es gilt folgende Umrechnung:

1eV=1.6 · 10^-19Joule

Außerdem werden die üblichen Bezeichnungen für Größenordnungen verwendet, wie etwa Kiloelektronenvolt (keV)=10³eV, Gigaelektronenvolt (GeV)=10⁹eV etc.. Die Masse der Elementarteilchen wird typischerweise in eV/c² gemessen. Man nutzt also die berühmte Beziehung E=mc² (mit c=3 · 10⁸ m/s, der Lichtgeschwindigkeit ) aus. Hier gilt die Umrechnung :

1eV/c² =1.78 · 10^-36 kg

Schließlich wird in der Teilchenphysik häufig die Geschwindigkeit in Einheiten der Lichtgeschwindigkeit gemessen, sodass für die Lichtgeschwindigkeit selber natürlich c=1 gilt. Dadurch kann man den Nenner c² weglassen und gibt auch die Teilchenmassen in Einheiten von eV an. Zum Beispiel beträgt die Masse eines Elektrons ca. 500keV=0.5MeV. Dies entspricht 0.89 · 10^-30kg. Die Masse eines Protons beträgt ca. 1GeV, also das 2000fache der Elektronmasse.

Die Bezeichnungen für Zehnerpotenzen sind in folgender Tabelle zusammengefasst:

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