الکترونولت
یکای بیرون از SI، مجاز به کاربرد · کمیت: انرژی
01 · تعریف
الکترونولت در آزمایشگاههای شتابدهنده زاده شد: شمردن انرژی ذرهها به ژول همانقدر ناخوشایند است که سنجیدن فاصلهٔ شهرها به میکرون.
یک الکترونولت انرژیای است که الکترون پس از گذشتن از اختلاف پتانسیل یک ولت به دست میآورد. تعریف بیدرنگ به عدد بدل میشود: بار الکترون ضربدر ولت ۱٫۶۰۲ ۱۷۶ ۶۳۴·۱۰⁻¹⁹ ژول میدهد — از ۲۰۱۹ مقداری دقیق، زیرا بار بنیادی با تعریف آمپر ثابت شده است. این یکا سراسر فیزیک مقیاسهای خرد را دربر میگیرد: انرژی پیوند یک مولکول چند الکترونولت است، کوانتوم پرتو ایکس دهها کیلوالکترونولت، و پروتون در برخورددهندهٔ بزرگ هادرونی هفت تراالکترونولت.
انرژی فوتون بر حسب الکترونولت را عدد ۱۲۴۰ تقسیم بر طول موج به نانومتر میدهد. نور سبز ۵۵۰ نانومتری ۲٫۲۵ eV است و همهٔ نور مرئی میان ۱٫۶۵ و ۳٫۲۶ eV جای میگیرد. یک عدد جای ثابت پلانک را در جیب میگیرد.
02 · تبدیل
انرژی را وارد کنید — برگه آن را تبدیل میکند
الکترونولت تنها یکایی است که بهآسانی یکجا به چهار مقیاس برمیگردد: انرژی، دما، طول موج و جرم. فیزیکدانان هر چهار را هممعنا به کار میبرند — «گذاری در دو الکترونولت» و «خطی در ۶۲۰ نانومتر» یک چیز را وصف میکنند.
از راه E = mc² الکترونولت اندازهٔ جرم نیز میشود. الکترون ۵۱۱ keV/c² وزن دارد، پروتون ۹۳۸ MeV/c² و بوزون هیگز ۱۲۵ GeV/c². در فیزیک ذرهها تقسیم بر c² را معمولاً میاندازند.
| یکا | نام | مقدار | کجا دیده میشود |
|---|---|---|---|
| eV | الکترونولت | 1 | پیوند مولکول، طیف اتمها |
| meV | میلیالکترونولت | 1000 | ارتعاش شبکه، نوفهٔ گرمایی |
| keV | کیلوالکترونولت | 0.001 | پرتو ایکس، لایههای درونی |
| MeV | مگاالکترونولت | 1·10⁻⁶ | گذارهای هستهای، جرم ذرهها |
| GeV | گیگاالکترونولت | 1·10⁻⁹ | برخورددهندهها، جرم پروتون |
| TeV | تراالکترونولت | 1·10⁻¹² | مرز شتابدهندهها، پرتوهای کیهانی |
یک سطر به چهار گونه خوانده میشود: چون انرژی، چون طول موج فوتون، چون دمای kT و چون جرم به eV/c². فیزیکدانان آنها را هممعنا میگیرند.
03 · مرتبههای بزرگی
از نوفهٔ گرمایی تا پرتوهای کیهانیپیوند شیمیایی و نور مرئی
04 · ابزارهای اندازهگیری
الکترونولت را با چه میسنجند
تابش را بر پایهٔ انرژی کوانتومها میشکافد. آشکارساز ژرمانیومی خطها را تا یک کیلوالکترونولت بازمیشناسد.
انرژی باریکه را مجموع ولتاژی تعیین میکند که ذره از آن گذشته است: نام یکا از همینجا آمد. LHC پروتون را تا ۷ TeV میشتاباند.
انرژی الکترونهایی را میسنجد که نور بیرون رانده است: تفاوت میان کوانتوم و انرژی جنبشی، انرژی پیوند در ماده را میدهد.
ذره را یکسره فرو میبلعد و انرژی آزادشده را به گیگاالکترونولت میسنجد. بوزون هیگز در ۱۲۵ GeV همینگونه یافته شد.
05 · قواعد نگارش
e کوچک، V بزرگ، پیشوند پیش از هر دو
نماد پیوسته نوشته میشود: keV و MeV و GeV — پیشوند پیش از همهٔ یکا میآید، نه میان حرفهایش. E بزرگ اگزا معنا میداد و v کوچک هیچ. در متن روان نگارش بومی نام پذیرفته است، اما در فرمولها و جدولها نماد لاتین بهتر است.
در فیزیک ذرهها دستگاهی به کار است که در آن c = ۱، و جرم را ساده به GeV مینویسند، بیتقسیم بر مربع سرعت نور. بیرون از این قلمرو c² را نمیتوان انداخت: eV و eV/c² دو کمیت جدا هستند.
06 · یکاهای همسایه
الکترونولت بر جای برخورد سه یکای SI ایستاده است: بار الکترون ضریب را میدهد، ولت تعریف را و ژول نتیجه را. از راه ثابتهای پلانک و بولتسمان به بسامد و دما برمیگردد.
در ۳۰۰ کلوین انرژی گرمایی kT برابر ۲۵٫۹ meV است — این مقدار مقیاس پدیدههای گرمایی در الکترونیک و شیمی را تعیین میکند.
07 · بخش تاریخی
همسایگان در مقیاسهای اتمی
یکای انرژی دستگاه CGS. برای مقیاسهای اتمی بس درشت از آب درآمد: الکترونولت ششصد میلیارد بار کوچکتر از ارگ است.
انرژی یونش هیدروژن: ۱۳٫۶ eV. طیفهای اتمی را تا امروز به ریدبرگ و سانتیمتر وارون میشمارند.
یکای اتمی انرژی، دو برابر ریدبرگ. محاسبههای مولکولی را درست در همین میبرند — چنین است که همهٔ ثابتها از معادلهها ناپدید میشوند.
انرژی پیوند به ازای هر مول ماده. زیستشیمی و شیمی آلی بدان چنگ زدهاند؛ فیزیک به الکترونولت گذشته است.
یکایی بیرون از SI که در ۲۰۱۹ از ژول دقیقتر شد
پیش از اصلاح SI الکترونولت تقریبی بود: مقدارش به بار اندازهگیریشدهٔ الکترون بستگی داشت و با هر آزمایش تازه دقیقتر میشد. در ۲۰۱۹ بار بنیادی با تعریف ثابت شد — درست ۱٫۶۰۲ ۱۷۶ ۶۳۴·۱۰⁻¹⁹ کولن — و ضریب تبدیل الکترونولت به ژول عددی دقیق و بیعدمقطعیت گشت. وضعی شگفت پیش آمد: یکایی بیرون از SI، که SI تنها «کاربردش را مجاز میدارد»، اکنون بهکلی سخت به ژول بسته است، حال آنکه بسیاری از کمیتهای درون خود دستگاه با دقتی کرانمند سنجیده میشوند.
فهرست · یکاهای اندازهگیری
شناسنامهای برای هر کمیت
هفت یکای اصلی SI، بیستودو یکای فرعی با نامهای ویژه و یکاهای بیرون دستگاه که نه فناوری از آنها بینیاز است و نه زندگی روزمره. هر یکا برگ خود را دارد: تعریف، تبدیل، ابزارها، قواعد نگارش. به 36 زبان.
یکاهای بیرون از SI
برگهٔ الکترونولت را بگشاییدیکاهای اصلی SI
با سفالی آنهایی که پشت الکترونولت ایستادهاندیکاهای فرعی SI با نام ویژه
بیست و دو برگهزبان شناسنامه
۳۶ زبان. نماد eV و فرمولها ترجمه نمیشوند — در همهٔ زبانها یکساناند؛ آنچه ترجمه میشود نثر است و نمونهها و قاعدههای نگارش هر خط.