Elektronvolt
SI-n kívüli, használatra megengedett egység · mennyiség: energia
01 · Meghatározás
Az elektronvolt a gyorsítók laboratóriumaiban született: a részecskék energiáját joule-ban számolni éppoly kényelmetlen, mint a városok távolságát mikrométerben megadni.
Egy elektronvolt az az energia, amelyet az elektron egy volt potenciálkülönbség megtétele után nyer. A meghatározás rögtön számmá válik: az elektron töltése szorozva a volttal 1,602 176 634·10⁻¹⁹ joule-t ad — 2019 óta pontos érték, mert az elemi töltést az amper meghatározása rögzíti. Az egység a kis léptékek egész fizikáját lefedi: egy molekula kötési energiája néhány elektronvolt, egy röntgenkvantum több tíz kiloelektronvolt, egy proton a Nagy Hadronütköztetőben hét teraelektronvolt.
Egy foton energiáját elektronvoltban az 1240 adja, elosztva a hullámhosszal nanométerben. Az 550 nm-es zöld fény 2,25 eV, és minden látható belefér 1,65 és 3,26 eV közé. Egyetlen szám váltja ki a Planck-állandót a zsebben.
02 · Átszámítás
Írjon be egy energiát — a lap átszámítja
Az elektronvolt az egyetlen egység, amely kényelmesen egyszerre négy skálára fordítható: energiára, hőmérsékletre, hullámhosszra és tömegre. A fizikusok mind a négyet rokon értelmű szóként használják — «átmenet két elektronvoltnál» és «vonal 620 nanométeren» ugyanazt írja le.
Az E = mc² révén az elektronvolt a tömeg mértéke is lesz. Az elektron 511 keV/c², a proton 938 MeV/c², a Higgs-bozon 125 GeV/c². A részecskefizikában a c²-tel való osztást rendszerint elhagyják.
| Egység | Név | Érték | Hol fordul elő |
|---|---|---|---|
| eV | elektronvolt | 1 | molekulakötések, atomszínképek |
| meV | millielektronvolt | 1000 | rácsrezgések, hőzaj |
| keV | kiloelektronvolt | 0,001 | röntgen, belső héjak |
| MeV | megaelektronvolt | 1·10⁻⁶ | magátmenetek, részecsketömegek |
| GeV | gigaelektronvolt | 1·10⁻⁹ | ütköztetők, a proton tömege |
| TeV | teraelektronvolt | 1·10⁻¹² | a gyorsítók határa, kozmikus sugárzás |
Egy és ugyanaz a sor négyféleképpen olvasható: energiaként, egy foton hullámhosszaként, kT hőmérsékletként és eV/c² tömegként. A fizikusok rokon értelmű szavakként használják őket.
03 · Nagyságrendek
a hőzajtól a kozmikus sugárzásigkémiai kötés és látható fény
04 · Mérőeszközök
Mivel mérik az elektronvoltot
A sugárzást a kvantumok energiája szerint bontja szét. A germániumdetektor kiloelektronvolt pontossággal különíti el a vonalakat.
A nyaláb energiáját az az összes feszültség adja, amelyen a részecske áthaladt: innen kapta nevét az egység. Az LHC 7 TeV-ig gyorsítja a protont.
A fény által kiütött elektronok energiáját méri: a kvantum és a mozgási energia különbsége adja a kötési energiát az anyagban.
Egészben nyeli el a részecskét, és a felszabadult energiát gigaelektronvoltban méri. Így találták meg a Higgs-bozont 125 GeV-nél.
05 · Írásszabályok
e kicsi, V nagy, az előtag mindkettő előtt
A jelet egybeírjuk: keV, MeV, GeV — az előtag az egész egység elé kerül, nem a betűi közé. A nagy E exát jelentene, a kis v semmit. A folyó szövegben a név hazai írásmódja megengedett, képletekben és táblázatokban azonban a latin jel jobb.
A részecskefizikában olyan rendszer járja, amelyben c = 1, és a tömeget egyszerűen GeV-ben írják, a fénysebesség négyzetével való osztás nélkül. E területen kívül a c² nem hagyható el: az eV és az eV/c² különböző mennyiség.
06 · Szomszédos egységek
Az elektronvolt három SI-egység találkozásánál áll: az elektron töltése adja a szorzót, a volt a meghatározást, a joule az eredményt. A Planck- és a Boltzmann-állandón át frekvenciára és hőmérsékletre számítható át.
300 K-en a kT hőenergia 25,9 meV — ez az érték szabja meg az elektronika és a kémia hőfolyamatainak léptékét.
07 · Történeti rész
Szomszédok az atomi skálákon
A CGS-rendszer energiaegysége. Az atomi léptékekhez túlságosan durvának bizonyult: az elektronvolt hatszázmilliárdszor kisebb az ergnél.
A hidrogén ionizációs energiája: 13,6 eV. Az atomszínképeket máig rydbergben és fordított centiméterben számolják.
Az energia atomi egysége, kétszer akkora, mint a rydberg. A molekulaszámításokat éppen ebben végzik — így minden állandó eltűnik az egyenletekből.
Kötési energia az anyag móljára számolva. A biokémia és a szerves kémia ragaszkodik hozzá; a fizika áttért az elektronvoltra.
SI-n kívüli egység, amely 2019-ben pontosabb lett a joule-nál
Az SI reformja előtt az elektronvolt közelítő volt: értéke az elektron mért töltésétől függött, és minden új kísérlettel pontosították. 2019-ben az elemi töltést meghatározás rögzítette — pontosan 1,602 176 634·10⁻¹⁹ coulomb —, és az elektronvoltból joule-ba való átszámítás tényezője bizonytalanság nélküli, pontos számmá vált. Különös helyzet állt elő: egy SI-n kívüli egység, amelyet az SI csupán «használatra megenged», most teljesen szigorúan kötődik a joule-hoz, miközben a rendszeren belüli sok mennyiséget véges pontossággal mérnek.
Katalógus · mértékegységek
Minden mennyiségnek egy adatlap
Az SI hét alapegysége, huszonkét saját nevű származtatott egység és a rendszeren kívüli egységek, amelyek nélkül sem a technika, sem a hétköznapok nem boldogulnak. Mindegyiknek külön lapja van: meghatározás, átszámítás, eszközök, írásszabályok. 36 nyelven.
SI-n kívüli egységek
nyissa meg az elektronvolt lapjátAz SI alapegységei
terrakottával azok, amelyek az elektronvolt mögött állnakSaját nevű SI-származtatott egységek
huszonkét lapAz adatlap nyelve
36 nyelv. Az eV jelet és a képleteket nem fordítjuk — minden nyelven ugyanazok; a próza, a példák és az adott írás írásszabályai fordulnak le.