Interessantes zu Theoretischer Physik


Wie beschleunigt zu sein uns den Abstand zum Ziel verkürzt

Am Lawrence Berkeley Laboratory hat man den Beschleuniger BELLA gebaut (das Akronym steht für » Berkeley Lab Laser Accelerator «).

Richard E. Muller — ein dort tätiger Professor für Experimentalphysik — bescheibt das Herzstück jener Apparatur wie folgt (siehe Seite 85-86 seines Buches Jetzt — die Physik der Zeit):


    BELLA beschleunigt Elektronen mit Hilfe eines Lasers: Er ist nur 9 cm lang, kann aber ein Elektron in nur wenigen Milliardstel Sekunden auf eine Energie von 4,25 GeV beschleunigen.

    Zum Vergleich: Die Ruhemasse eines Elektrons beträgt nur 0,000511 GeV.

    Der Längenkontraktionsfaktor für die Elektronen, die aus BELLA herauskommen, errechnet sich als die Energie des Elektrons dividiert durch seine Ruheenergie, denn

    Gamma ist E/mc2 = (4,25 GeV)/( 0,000511 GeV) = 8317


    BELLA sorgt demnach auf kompaktem Raum für ganz gewaltige Beschleunigung. [Nebenbei: Die Entwicklung dieser Apparatur war ein recht langer, schwieriger Weg.]

    Nun zu einem Beispiel dessen, was damit erreicht wurde:

    Richten wir BELLA einmal auf den 8,6 Lichtjahre entfernten Sirius. Im Ruhesystem des Elektrons, das gerade in BELLA eingespeist wurde, ist dies die durch Menschen beobachtete Entfernung des Sterns.

    Doch nur wenige Milliardstel Sekunden später bewegt sich das Elektron mit Gamma = 8317, d.h. mit 99,9999927 Prozent der Lichtgeschwindigkeit relativ zu uns.

    Damit ist Sirius im Bezugssystem des Elektrons 8317 mal näher und somit — aus Sicht des BELLA verlassenden Elektrons — nur 0,001 Lichtjahre entfernt.

    Wir sehen: Innerhalb von nur wenigen Milliardstel Sekunden ist aus Sicht des Elektrons sein Abstand zu Sirius um nahezu 8,6 Lichtjahre kleiner geworden und somit (aus seiner Sicht) jene Entfernung weit schneller als nur mit Lichtgeschwindigkeit geschrumpft.

    Dieses Beispiel zeigt, dass sich Abstände, die in beschleunigten Bezugssystemen gemessen werden, mit mit jeder noch so hohen Geschwindigkeit verändern können.


Auch Gravitation bremst den Lauf der Zeit. In oberen Etagen vergeht die Zeit schneller als im Erdgeschoß. Dieses Phänomen ist unumstritten.

Wie die geschwindigkeitsbedingte Zeitdilation, so wirkt sich auch die höhenbedingte Beschleunigung der Zeit auf unsere GPS-Satelliten aus (sie ist größer als der geschwindigkeitsbedingte Effekt). Man muss sie mit berücksichten, um wirklich genaue Ortsbestimmung zu erhalten.

Der Zusammenhang zwischen Zeit und Gravitation war eine durchaus überraschende Vorhersage von Einstein. Sie entstammte seiner physikalischen Intuition, wonach Gravitation diesselbe Wirkung haben sollte wie Beschleunigung — eine Annahme, die er » das Äquivalenzprinzip « nannte.
Wissenswertes zu "Beschleunigung, Abstände, Abstand, Relativitätstheorie, Berkeley Lab Laser Accelerator, BELLA" zusammengestellt durch Gebhard Greiter.
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