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Natürliche Einheiten




In der Hochenergiephysik häufig verwendete "natürliche Einheiten" einiger Größen und die entsprechenden Werte in SI-Einheiten:
Physik. Größe Einheit Formel Umrechnungsfaktor
Energie 1 \mbox{ eV} \,   1{,}60218 \cdot 10^{-19}\ J
Länge \frac{1}{1 \mbox{ eV}} \frac{c \hbar}{1 \mbox{ eV}} 1{,}97327 \cdot 10^{-7}\ m
Zeit \frac{1}{1 \mbox{ eV}} \frac{\hbar}{1 \mbox{ eV}} 6{,}58212 \cdot 10^{-16}\ s
Masse 1 \mbox{ eV} \, \frac{1 \mbox{ eV}}{c^2} 1{,}78266 \cdot 10^{-36}\ kg
Temperatur 1 \mbox{ eV} \, \frac{1 \mbox{ eV}}{k_{B}} 1{,}16044 \cdot 10^{4}\ K

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Systeme natürlicher Einheiten (engl. natural units) sind in der Physik dadurch definiert, dass die jeweiligen grundlegenden Naturkonstanten gleich 1 und dimensionslos gewählt werden; es gibt mehrere solcher Einheitensysteme.

Für eine allgemeinere Übersicht siehe Einheitensystem.

Die konsequenteste Umsetzung findet sich bei den Planck-Einheiten, wo die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit c, das Plancksche Wirkungsquantum ℏ, die Boltzmann-Konstante kB und die Newtonsche Gravitationskonstante G gleich 1 gesetzt werden:

c\ = 1,\,\,\,\hbar\ = 1,\,\,\,k_B \ = 1,\,\,\,G \ = 1 .

In der Hochenergiephysik spielt die Gravitation jedoch nur eine untergeordnete Rolle. Daher werden in der Hochenergiephysik die Gravitations- und die Boltzmannkonstante im jeweiligem Einheitensystem (wie etwa dem SI-System) belassen und lediglich Vakuum-Lichtgeschwindigkeit und Wirkungsquantum werden gleich 1 gesetzt:

c\ = 1,\,\,\,\hbar\ = 1 .

Dadurch ist es möglich, für die Energie die hier übliche Einheit Elektronvolt (Einheitenzeichen: eV) zu verwenden. Alle anderen Einheiten lassen sich dann durch Potenzen der Einheit der Energie ausdrücken.

Das Elektronvolt ist gleichzeitig auch die natürliche Einheit der Masse, wodurch die Äquivalenz von Masse und Energie besonders evident wird. Ebenso bekommen Zeit und Raum die selbe Dimension (1/Energie), wodurch ihr untrennbarer Charakter in der Raumzeit betont wird. Da wie in diesen Beispielen gezeigt verschiedene physikalische Größenarten im natürlichen System die gleiche Dimension haben können - im SI ist das nur in wenigen Ausnahmefällen so -, muss beim Umrechnen große Sorgfalt angewendet werden.

Webseite mit Erklärungen zu Größenordnungen der Natur

 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Natürliche_Einheiten aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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