Natürliche Einheiten

Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Die Bedeutung im Zusammenhang der Informationstheorie findet sich im Artikel natürliche Informationseinheit
Die natürliche Einheit einiger physikalischer Größen in SI-Einheiten
Größe geschriebene Einheit tatsächliche Einheit Wert in SI-Einheiten
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

Systeme natürlicher Einheiten (engl. natural units) sind in der Physik dadurch definiert, dass einige grundlegende Naturkonstanten gleich 1 und dimensionslos gewählt werden. Es gibt mehrere solcher Einheitensysteme.

Die konsequenteste Umsetzung der natürlichen Einheiten findet sich bei den Planck-Einheiten. In diesem Einheitensystem werden die Lichtgeschwindigkeit c, das Wirkungsquantum $ \hbar $, die Boltzmann-Konstante kB und die Newtonsche Gravitationskonstante G gleich 1 gesetzt:

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

In der Hochenergiephysik spielt die Gravitation nur eine untergeordnete Rolle. Daher werden hier die Einheiten der Gravitations- und der Boltzmannkonstante im SI-System belassen. Lediglich die Lichtgeschwindigkeit und das Wirkungsquantum werden gleich 1 gesetzt:

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

Die Einheit der Energie wird dadurch aber nicht festgelegt. Üblicherweise wird hierfür die Einheit Elektronvolt verwendet. Alle anderen Einheiten lassen sich dann durch Potenzen dieser Einheit der Energie ausdrücken.

So ist das Elektronvolt gleichzeitig auch die Einheit der Masse. Dadurch wird die Äquivalenz von Masse und Energie besonders deutlich. Ebenso bekommen Zeit und Raum dieselbe Dimension 1/eV. Die folgt aus dem Konzept der Raumzeit. Da verschiedene physikalische Größenarten im natürlichen System die gleiche Dimension haben, verliert die Dimensionsbetrachtung zur Kontrolle von physikalischen Gleichungen an Aussagekraft.

Weblinks

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News aus den Naturwissenschaften

01.04.2021
Teilchenphysik
Myon g-2: Kleines Teilchen mit großer Wirkung
Das Myon g-2-Experiment des Fermilab in den USA steht vor einem Sensationsmoment, der die Geschichte der Teilchenphysik neu schreiben könnte.
01.04.2021
Planeten - Elektrodynamik - Strömungsmechanik
Zwei merkwürdige Planeten
Uranus und Neptun habe beide ein völlig schiefes Magnetfeld.
30.03.2021
Kometen_und_Asteroiden
Der erste interstellare Komet könnte der ursprünglichste sein, der je gefunden wurde
Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) deuten darauf hin, dass der abtrünnige Komet 2I/Borisov einer der ursprünglichsten ist, die je beobachtet wurden.
25.04.2021
Raumfahrt - Astrophysik - Teilchenphysik
Erstmals Atominterferometer im Weltraum demonstriert
Atominterferometer erlauben hochpräzise Messungen, indem sie den Wellencharakter von Atomen nutzen.
25.03.2021
Quantenoptik
Sendungsverfolgung für eine Quantenpost
Quantenkommunikation ist abhörsicher, aber bislang nicht besonders effizient.
24.03.2021
Schwarze_Löcher - Elektrodynamik
Astronomen bilden Magnetfelder am Rand des Schwarzen Lochs von M 87 ab
Ein neuer Blick auf das massereiche Objekt im Zentrum der Galaxie M 87 zeigt das Erscheinungsbild in polarisierter Radiostrahlung.
24.03.2021
Astrophysik
Die frühesten Strukturen des Universums
Das extrem junge Universum kann nicht direkt beobachtet werden, lässt sich aber mithilfe mathematischer Theorien rekonstruieren.
23.03.2021
Supernovae - Teilchenphysik
Können Sternhaufen Teilchen höher beschleunigen als Supernovae?
Ein internationales Forschungsteam hat zum ersten Mal gezeigt, dass hochenergetische kosmische Strahlung in der Umgebung massereicher Sterne erzeugt wird. Neue Hinweise gefunden, wie kosmische Strahlung entsteht.
23.03.2021
Teilchenphysik
Neue Resultate stellen physikalische Gesetze in Frage
Forschende der UZH und des CERN haben neue verblüffende Ergebnisse veröffentlicht.
19.03.2021
Festkörperphysik - Teilchenphysik
Elektronen eingegipst
Eine scheinbar einfache Wechselwirkung zwischen Elektronen kann in einem extremen Vielteilchenproblem zu verblüffenden Korrelationen führen.