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Wellenlänge und Impuls von Teilchenstrahlen - Hochenergetischer Elektronenstrahl

Wie groß ist die Wellenlänge hochenergetischer Elektronen, wie sie in modernen Beschleunigern vorkommen? 


Beispiel:
Elektronen des LEP im CERN besitzen eine Gesamtenergie von etwa E = 100 GeV.
Da ihre Ruheenergie E 0 = 0,000511GeV vernachlässigbar klein gegenüber E ist, kann man für die relativistische Energie-Impulsbeziehung
(pc)
2 = E 2 - (E 0 ) 2

in guter Näherung schreiben:
E
2
» (pc) 2 oder E » pc.
Daraus folgt für den Impuls: p » E/c  
Mit der De-Broglie-Beziehung l = h/p folgt:    l » hc/E.

Wir setzen die Werte ein:
l » (4,1 . 10 -15 eVs . 3 . 10 8 ms -1 )/100 . 10 9 eV » 1,3 . 10 -17 m  


l » 1,3 . 10 -17 m (Wellenlänge von Elektronen mit E = 100 GeV )

Mit "Licht" dieser Wellenlänge können folglich Strukturen Im Bereich von
10
-17 m aufgelöst werden.
Ein Proton hat einen Durchmesser von
von ca. 10 -15 m, so dass mit solch hochenergetischen Elektronen die inneren Strukturen des Protons untersucht werden können. 

Welche Wellenlänge haben Elektronen mit einer Gesamtenergie von 10 GeV
Tip : Denke an den Zusammenhang zwischen l und p! Wenn du willst kannst du auch l mit dem Taschenrechner (TR) ausrechnen. Dazu eignet sich obige Formel l » hc/E. Probiers aus!
Kommentar: 

 
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