LHC unter die Lupe genommen
Elektronenvolt, die Einheit für Energie, die mit eV bezeichnet wird, wird für kleine Energien verwendet.
| 1 Elektronenvolt
1 eV ist definiert als die Energiemenge, die ein einzelnes ungebundenes Elektron (oder Proton) gewinnt, wenn es durch eine elektrostatische Potentialdifferenz von einem Volt im Vakuum beschleunigt wird Eine 1,5-V-Batterie liefert also jedem Elektron eine Energie von 1,5 eV. Oder die Bildröhre eines Fernsehers liefert ~ 20 keV. 1 eV = 1.602-10-19 Joule 1 MeV = 106 eV 1 GeV = 109 eV 1 TeV = 1012 eV |
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Energien am CERN …..
Linac 50 MeV (Linac4 160 MeV)
PSB 1.4 GeV
PS 25 GeV
SPS 450 GeV
LHC 7 TeV |
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So erreicht jedes Proton 7 TeV Energie, während es sich im LHC Beschleuniger bewegt.
Man bräuchte 350 Millionen „angeschlossene“ Fernsehgeräte (~20 keV), um diese Energie zu erreichen.
Nimmt man einen 12-cm-Beschleunigerabschnitt im TRC, haben wir einen sehr speziellen komplexen Beschleuniger:
0,12 x 350-106 ~ 40-106 m (40000 km !).
„Unser Beschleuniger“ sollte auf der Äquatorlinie platziert werden.
So, ist der Beschleunigerkomplex des CERN so groß?
Wir können auch eine gewöhnliche 1,5-V-Batterie betrachten.
ELHC / EBatterie = 4,7×1012.
Bei einer Größe von 5 cm:
4,7×1012×0,05 ~ 2,3-1011 m (230 Millionen km!).
Die durchschnittliche Entfernung zwischen Sonne und Erde beträgt 149 Millionen Kilometer.
Wir können die notwendige Umlaufbahn berechnen, um diese Länge zurückzulegen:
2,3-1011 /2π
Orbitalradius =3,7-1010 m
Also etwa das 100-fache des Mondorbitalradius.
Der LHC ist definitiv nicht zu groß !
Masseneinheit
Aus der Äquivalenz zwischen Masse und Energie wird die Einheit eV/c2 und deren Vielfache MeV/c2 oder GeV/c2 verwendet.
(1 atomare Masseneinheit – 1 u = 0,9315 GeV/c2)
Zum Beispiel:
Elektronenmasse= 0,5110 MeV/c2
Protonenmasse= 0,9383 GeV/c2
Neutronenmasse= 0,9396 GeV/c2
Aber der Kürze halber wird mit den sogenannten „natürlichen Einheiten“ (c = 1) nur eV ( oder MeV oder GeV) geschrieben, so dass sicher ist, wer liest, weiß wie die Äquivalenz funktioniert.