Faberlic-partner.ru

Faberlic-partner.ru - фатоватый ресурс

Метки: Электронвольт и вольт, электронвольт сокращение, электронвольт джоуль, электронвольт в джоулях.

Электро́нво́льт (редко электроновольт; русское обозначение: эВ, международное: eV) — внесистемная единица энергии, используемая в атомной и ядерной физике, в физике элементарных частиц и в близких и родственных областях науки (биофизике, физической химии, астрофизике и т. п.).

Содержание

Основные сведения

Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса электрона в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в 1 В. Так как работа при переносе заряда q равна qU (где U — разность потенциалов), а заряд электрона составляет −1,602 176 487(40)·10−19 Кл, то

1 эВ = 1,602 176 487(40)·10−19 Дж = 1,602 176 487(40)·10−12 эрг.

В физике элементарных частиц в электронвольтах (и производных единицах) обычно[1] выражается не только энергия, но и масса элементарных частиц[2][3], исходя из эквивалентности массы и энергии Е = mc² (или m = E/c²), где c — скорость света. В единицах массы[4] 1 эВ = 1,782 661 758(44)·10−36 кг, и напротив, 1 кг = 5,609 589 12(14)·1035 эВ. 1 а.е.м. = 931,4 МэВ. Импульс элементарной частицы также может быть выражен в электронвольтах (строго говоря, в эВ/c).

Электронвольт по сравнению с энергиями, характерными для большинства ядерных процессов, — маленькая величина, в этой области физики обычно применяются кратные единицы:

  • килоэлектронвольт (кэВ) — 1000 эВ,
  • мегаэлектронвольт (МэВ) — 1 млн электронвольт,
  • гигаэлектронвольт (ГэВ) — 1 млрд электронвольт.

Последнее поколение ускорителей элементарных частиц позволяет достичь нескольких триллионов электронвольт (тераэлектронвольт, ТэВ). Один ТэВ приблизительно равен (кинетической) энергии летящего комара[5].

[1]

В химии часто используется молярный эквивалент электронвольта. Если один моль электронов перенесён между точками с разностью потенциалов 1 В, он приобретает (или теряет) энергию Q = 96 485,3383(83) Дж, равную произведению 1 эВ на число Авогадро. Эта величина численно равна постоянной Фарадея. Аналогично, если при химической реакции в одном моле вещества выделяется (или поглощается) энергия 96,5 кДж, то соответственно каждая молекула теряет (или получает) около 1 эВ.

В электронвольтах измеряется также ширина распада Γ элементарных частиц и других квантовомеханических состояний, например ядерных энергетических уровней. Ширина распада — это неопределённость энергии состояния, связанная с временем жизни состояния τ соотношением неопределённостей: ). Частица с шириной распада 1 эВ имеет время жизни 6,582 118 89(26)·10−16 с. Аналогично квантовомеханическое состояние с временем жизни 1 с имеет ширину 6,582 118 89(26)·10−16 эВ.

Кратные и дольные единицы

В ядерной физике и физике высоких энергий обычно используются производные единицы: килоэлектронвольты (кэВ, keV, 103 эВ), мегаэлектронвольты (МэВ, MeV, 106 эВ), гигаэлектронвольты (ГэВ, GeV, 109 эВ) и тераэлектронвольты (ТэВ, TeV, 1012 эВ). В физике космических лучей, кроме того, используются петаэлектронвольты (ПэВ, PeV, 1015 эВ) и эксаэлектронвольты (ЭэВ, EeV, 1018 эВ). В зонной теории твердого тела, физике полупроводников и физике нейтрино — миллиэлектронвольты (мэВ, meV, 10−3 эВ).

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 эВ декаэлектронвольт даэВ daeV 10−1 эВ дециэлектронвольт дэВ deV
102 эВ гектоэлектронвольт гэВ heV 10−2 эВ сантиэлектронвольт сэВ ceV
103 эВ килоэлектронвольт кэВ keV 10−3 эВ миллиэлектронвольт мэВ meV
106 эВ мегаэлектронвольт МэВ MeV 10−6 эВ микроэлектронвольт мкэВ µeV
109 эВ гигаэлектронвольт ГэВ GeV 10−9 эВ наноэлектронвольт нэВ neV
1012 эВ тераэлектронвольт ТэВ TeV 10−12 эВ пикоэлектронвольт пэВ peV
1015 эВ петаэлектронвольт ПэВ PeV 10−15 эВ фемтоэлектронвольт фэВ feV
1018 эВ эксаэлектронвольт ЭэВ EeV 10−18 эВ аттоэлектронвольт аэВ aeV
1021 эВ зеттаэлектронвольт ЗэВ ZeV 10−21 эВ зептоэлектронвольт зэВ zeV
1024 эВ йоттаэлектронвольт ИэВ YeV 10−24 эВ йоктоэлектронвольт иэВ yeV
     применять не рекомендуется

Некоторые значения энергий и масс в электронвольтах

Тепловая энергия поступательного движения одной молекулы при комнатной температуре
0,025 эВ
Энергия ионизации атома водорода
13,6 эВ
Энергия электрона в лучевой трубке телевизора
Порядка 20 кэВ
Энергии космических лучей
1 МэВ — 1·1021 эВ
Типичная энергия ядерного распада
альфа-частицы
2-10 МэВ
бета-частицы и гамма-лучи
0-20 МэВ
Массы частиц
Нейтрино
0,2 - 2 эВ
Электрон
0,510998910(13) МэВ
Протон
938,272013(23) МэВ
Бозон Хиггса
125 - 126 ГэВ[7]
Планковская масса
≈ 1,2209·1019 ГэВ

Примечания

  1. Научно-популярный доклад на Президиуме РАН Л. Б. Окуня
  2. Физическая энциклопедия / гл. ред. А.М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 545. — 691 с.
  3. В учебной и научно-популярной литературе массы элементарных частиц чаще выражаются в единицах СИ или в а.е.м.
  4. В результате получаем выражение массы в единицах энергии отнесенных к квадрату скорости света, но при этом коэффициент c² опускают, подразумевая использование естественных единиц, в которых скорость света является единичной и безразмерной величиной.
  5. CERN — Glossary: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics». (англ.)
  6. Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
  7. CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson - Пресс-релиз CERN, 4.07.2012

Ссылки

  • Он-лайн конвертор единиц электронвольт в другие системы счислений

Tags: Электронвольт и вольт, электронвольт сокращение, электронвольт джоуль, электронвольт в джоулях.