Restenergie

Restenergie, auch Ruheenergie genannt, bezeichnet in der Physik die Energie eines massereichen Teilchens im Ruhesystem, also die Energie, die dem Objekt bei v = 0 zugeordnet wird. Sie ergibt sich aus der Masse durch die Beziehung E0 = m c^2, wobei m die Ruhemasse (invariante Masse) und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Im Rahmen der speziellen Relativität steigt die Gesamterenergie eines Teilchens mit seiner Geschwindigkeit gemäß E = γ m c^2, mit γ = 1/√(1 − v^2/c^2). Die Ruheenergie ist der Energiewert im Ruhesystem und eine invariant Größe: E^2 = (pc)^2 + (m c^2)^2, wobei p der Impuls ist. Setzt man p = 0, erhält man E0 = m c^2. Die kinetische Energie ist KE = E − E0 = (γ − 1) m c^2.

Die Ruheenergie hat fundamentale Bedeutung; sie verbindet Masse und Energie und erlaubt es, Masse in andere Energieformen umzuwandeln, wie in Kern- und Teilchenprozessen. Teilchen ohne Ruhemasse, wie Photonen, besitzen keine Ruheenergie (E0 = 0). Typische Werte: Elektron E0 ≈ 0,511 MeV; Proton E0 ≈ 938 MeV; Neutron E0 ≈ 939 MeV. Die Konzepte sind zentral in der Teilchenphysik, Kernphysik und Astrophysik und bilden die Grundlage der Mass-Energie-Relation, die durch die Viererimpulsformulierung beschrieben wird.

Historisch wurde die Idee der Masse-Energie-Äquivalenz im Rahmen von Albert Einsteins Arbeiten zur Relativitätstheorie eingeführt, deren bekannteste Gleichung E0 = m c^2 ist.