Elektronowolt - Polski Serwis Naukowy

Elektronowolt (eV) – jednostka energii stosowana w fizyce. Jeden elektronowolt jest to energia, jaką uzyskuje elektron, który jest przyspieszany napięciem równym 1 woltowi: 1 eV = 1 e · 1 V = 1,602 176 565(35) × 10 J 1 J ≈ 6,241 509 47(53) ×10 eV

Przedrostki SI

Chociaż eV nie należy do układu SI, używany jest w różnych dziedzinach fizyki, zwykle z przedrostkami, np.

fizyka cząstek elementarnych - keV, MeV, GeV, TeV

fizyka jądrowa - MeV, GeV

fizyka ciała stałego - meV, eV

fizyka materii skondensowanej - meV, eV

Wielokrotności i podwielokrotności jednostki (wyróżniono najczęściej używane):

Wykaz ten zawiera pozaukładowe jednostki miary, czyli jednostki nie należące do układu SI. Pojęcie bywa także używane do określenia jednostek nie należących do żadnego układu jednostek miar, albo nie należących do rozpatrywanego układu jednostek miar.

Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca pod względem ilościowym stan układu fizycznego (materii) (z punktu widzenia termodynamiki niektóre formy energii są funkcjami stanu i potencjałami termodynamicznymi), stan i wzajemne oddziaływania obiektów fizycznych (ciał, pól, cząstek, układów fizycznych), przemiany fizyczne i chemiczne oraz wszelkiego rodzaju procesy występujące w przyrodzie.

Użycie elektronowolta do określania masy

Jednostki eV (a właściwie eV/c) bardzo często używa się w różnych dziedzinach fizyki do określania mas cząstek i kwazicząstek. Wynika to z relacji pomiędzy masą a energią (E=mc) oraz faktu używania przez fizyków jednostek, w których c=1 (prędkość światła w próżni). Chcąc wyrażać się ściśle należałoby mówić o jednostkach eV/c jednak zwykle pomija się c.

Kelwin – jednostka temperatury w układzie SI równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody, oznaczana K. Definicja ta odnosi się do wody o następującym składzie izotopowym: 0,00015576 mola 2H na jeden mol 1H, 0,0003799 mola 17O na jeden mol 16O i 0,0020052 mola 18O na jeden mol 16O[1].

Proton, p <(gr.) πρῶτον – "pierwsze" (l.poj., rodz. nijaki)> - trwała cząstka elementarna z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u. Protony są głównym składnikiem pierwotnego promieniowania kosmicznego. Protony wraz z neutronami (→ nukleony) tworzą jądra atomowe pierwiastków chemicznych. Liczba protonów w jądrze danego atomu jest równa jego liczbie atomowej, która z kolei jest podstawą uporządkowania atomów w układzie okresowym pierwiastków.

1 eV/c² = 1,783 × 10 kg

Przykłady przybliżonych wartości mas cząstek w eV/c

elektron - 0,511 MeV/c ≈ 9,10938 × 10kg

proton - 0,938 GeV/c

neutron - 940 MeV/c ≈ 1,7 × 10 kg

bozon W - 80.425 GeV/c

bozon Z - 91,188 GeV/c

taon - 1777 MeV/c = 3,17×10kg

kwark t - 170,9 GeV/c

Elektronowolt jako jednostka temperatury

Związek E=kBT (kB - stała Boltzmanna) łączy w sposób jednoznaczny temperaturę z energią, dlatego też w niektórych zastosowaniach wartość temperatury określa się w elektronowoltach z odpowiednim przedrostkiem. Podobnie jak w przypadku masy, chcąc być ścisłym, należałoby mówić o jednostce eV/kB.

Fizyka jądrowa – dział fizyki zajmujący się badaniem budowy i przemian jądra atomowego. Zajmuje się badaniami doświadczalnymi, teoretycznymi oraz zastosowaniem techniki jądrowej.

Komitet Danych dla Nauki i Techniki (ang. Committee on Data for Science and Technology — CODATA) międzynarodowa organizacja z siedzibą w Paryżu, założona w 1966 roku jako część ICSU (Międzynarodowej Rady Stowarzyszeń Naukowych).

Elektronowolt jest stosowany jako jednostka temperatury w fizyce plazmy. Związek między elektronowoltami a kelwinami (K) określa wzór: ${1 \mbox{ eV} \over k_B} = {1{,}602176565(35) \times 10^{-19} \mbox{J} \over 1{,}3806488(13) \times 10^{-23} \mbox{J/K}} = 11604{,}519(11) \mbox{K}$

Przykładowo, plazma w tokamaku, by zaszła w niej synteza jądrowa, musi mieć temperaturę 15 keV, czyli 174 milionów kelwinów.

Przypisy

wg CODATA, 2010

Zobacz też

układ SI

CODATA

pozaukładowe jednostki miary

Bozon Z (zeton) – cząstka elementarna pośrednicząca w oddziaływaniach słabych, wymieniana przez np. elektrony czy neutrina i inne cząstki oddziałujące oddziaływaniem słabym podczas zderzeń. Jest obojętny elektrycznie. Jej istnienie przewidziała teoria oddziaływań słabych. Bozon Z jest równocześnie swoją antycząstką. Okres półtrwania wynosi 3,20·10-25 sekundy.

Plazma – zjonizowana materia o stanie skupienia przypominającym gaz, złożona zarówno z cząstek naładowanych elektrycznie, jak i obojętnych. Mimo że plazma zawiera swobodne cząstki naładowane, to w skali makroskopowej jest elektrycznie obojętna.