Elektronenvolt

Das Elektronenvolt oder Elektronvolt mit dem Einheitenzeichen eV ist eine in der Atomphysik, Kernphysik und Teilchenphysik verwendete Maßeinheit für die Energie. Die Energie kann damit in einer für die atomaren und subatomaren Dimensionen handlichen Größe ausgedrückt werden und ist darum auch zum Gebrauch mit dem SI-System zugelassen.

Definition

1 Elektronenvolt entspricht der kinetischen Energie, die ein Elektron in einem elektrischen Feld durch eine Spannungsdifferenz von 1 Volt hinzugewinnt. In Joule umgerechnet ergibt sich folgender Zusammenhang:

$\mathrm{1}\mathrm{e}\mathrm{V}\mathrm{=}\mathrm{1},\mathrm{6}\mathrm{0}\mathrm{2}\mathrm{1}\mathrm{7}\mathrm{6}\mathrm{6}\mathrm{2}\mathrm{0}\mathrm{8}\mathrm{\cdot }\mathrm{1}{\mathrm{0}}^{\mathrm{-}\mathrm{1}\mathrm{9}}\mathrm{J}$

Das Elektronenvolt als Masseeinheit

Aufgrund der Äquivalenz von Masse und Energie kann die Masse von Teilchen auch in Elektronenvolt angegeben werden:

$E=m{c}^2\iff m=\frac{E}{c^2}$,

wobei

• $E$ für die Energie
• $m$ für die Masse und
• $c$ für die Lichtgeschwindigkeit steht.

Die entsprechende Masseneinheit ist also $\mathrm{e}\mathrm{V}/c^2$. Die Umrechnung in Kilogramm lautet:

$1\mathrm{e}\mathrm{V}/c^2\approx 1,783\cdot 10^{-36}\mathrm{k}\mathrm{g}$.

Gebräuchliche dezimale Vielfache

Die im SI-System üblichen Vorsätze für Maßeinheiten können verwendet werden:

• meV (Millielektronenvolt; 10⁻³ eV). Bei Raumtemperatur beträgt die thermische Energie freier Teilchen etwa 25 meV
• keV (Kiloelektronenvolt; 10³ eV). Die Energie der Photonen der Röntgenstrahlung liegt bei etwa 1–250 keV
• MeV (Megaelektronenvolt; 10⁶ eV). Die Ruheenergie eines Elektrons beträgt etwa 0,511 MeV
• GeV (Gigaelektronenvolt; 10⁹ eV). Die Ruheenergie eines Protons beträgt rund 0,94 GeV
• TeV (Teraelektronenvolt; 10¹² eV). Protonen im Large Hadron Collider (LHC) am CERN erreichen eine maximale kinetische Energie von 6,5 TeV
• PeV (Petaelektronenvolt; 10¹⁵ eV). Im Hochenergie-Neutrino-Observatorium IceCube detektierte Neutrinos erreichen bis zu 2,5 PeV.

Siehe auch

• Elektronenvolt - Artikel in der deutschen Wikipedia