Elektronvolt
SI dışı, kullanımına izin verilen birim · büyüklük: enerji
01 · Tanım
Elektronvolt hızlandırıcı laboratuvarlarında doğdu: parçacıkların enerjisini joule ile saymak, şehirler arası uzaklığı mikrometreyle ölçmek kadar elverişsizdir.
Bir elektronvolt, bir voltluk gerilim farkını geçen bir elektronun kazandığı enerjidir. Tanım doğrudan sayıya döner: elektronun yükü çarpı volt 1,602 176 634·10⁻¹⁹ joule verir — 2019’dan beri kesin bir değer, çünkü temel yük amperin tanımıyla sabitlenmiştir. Birim küçük ölçeklerin bütün fiziğini kapsar: bir molekülün bağlanma enerjisi birkaç elektronvolt, bir röntgen kuantumu onlarca kiloelektronvolt, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki bir proton yedi teraelektronvolttur.
Bir fotonun elektronvolt cinsinden enerjisini, 1240 sayısının nanometre cinsinden dalga boyuna bölünmesi verir. 550 nm’lik yeşil ışık 2,25 eV’dir ve görünür olanın tümü 1,65 ile 3,26 eV arasına sığar. Tek bir sayı, cepteki Planck sabitinin yerini tutar.
02 · Dönüşüm
Bir enerji girin — künye onu çevirsin
Elektronvolt, aynı anda dört ölçeğe rahatça çevrilebilen tek birimdir: enerji, sıcaklık, dalga boyu ve kütle. Fizikçiler dördünü de eşanlamlı kullanır — «iki elektronvoltta bir geçiş» ile «620 nanometrede bir çizgi» aynı şeyi anlatır.
E = mc² üzerinden elektronvolt kütlenin de ölçüsü olur. Elektron 511 keV/c², proton 938 MeV/c², Higgs bozonu 125 GeV/c² ağırlığındadır. Parçacık fiziğinde c²’ye bölme genellikle atlanır.
| Birim | Ad | Değer | Nerede karşılaşılır |
|---|---|---|---|
| eV | elektronvolt | 1 | molekül bağları, atom tayfları |
| meV | milielektronvolt | 1000 | örgü titreşimleri, ısıl gürültü |
| keV | kiloelektronvolt | 0,001 | röntgen, iç kabuklar |
| MeV | megaelektronvolt | 1·10⁻⁶ | çekirdek geçişleri, parçacık kütleleri |
| GeV | gigaelektronvolt | 1·10⁻⁹ | çarpıştırıcılar, protonun kütlesi |
| TeV | teraelektronvolt | 1·10⁻¹² | hızlandırıcıların sınırı, kozmik ışınlar |
Bir ve aynı satır dört türlü okunur: enerji olarak, bir fotonun dalga boyu olarak, kT sıcaklığı olarak ve eV/c² kütle olarak. Fizikçiler bunları eşanlamlı kullanır.
03 · Büyüklük mertebeleri
ısıl gürültüden kozmik ışınlarakimyasal bağ ve görünür ışık
04 · Ölçüm aletleri
Elektronvolt neyle ölçülür
Işınımı kuantumlarının enerjisine göre ayırır. Germanyum algılayıcı çizgileri bir kiloelektronvolt duyarlıkla ayırt eder.
Demetin enerjisini, parçacığın geçtiği toplam gerilim belirler: birim adını buradan almıştır. LHC bir protonu 7 TeV’e kadar hızlandırır.
Işığın kopardığı elektronların enerjisini ölçer: kuantum ile kinetik enerji arasındaki fark, maddedeki bağlanma enerjisini verir.
Parçacığı bütünüyle yutar ve açığa çıkan enerjiyi gigaelektronvolt cinsinden ölçer. Higgs bozonu 125 GeV’de böyle bulundu.
05 · Yazım kuralları
e küçük, V büyük, ön ek ikisinin de önünde
Simge bitişik yazılır: keV, MeV, GeV — ön ek, harflerin arasına değil, bütün birimin önüne gelir. Büyük E eksa demek olurdu, küçük v hiçbir şey. Akıcı metinde adın yerli yazımı kabul edilir, ama formüllerde ve çizelgelerde Latin simge yeğlenir.
Parçacık fiziğinde c = 1 olan bir dizge geçerlidir ve kütle, ışık hızının karesine bölünmeden yalnızca GeV ile yazılır. Bu alanın dışında c² atlanamaz: eV ile eV/c² ayrı büyüklüklerdir.
06 · Komşu birimler
Elektronvolt üç SI biriminin kesiştiği yerde durur: elektronun yükü çarpanı, volt tanımı, joule sonucu verir. Planck ile Boltzmann sabitleri üzerinden frekansa ve sıcaklığa çevrilir.
300 K’de ısıl enerji kT 25,9 meV’dir — bu değer, elektronikteki ve kimyadaki ısıl olayların ölçeğini belirler.
07 · Tarihsel bölüm
Atomik ölçeklerde komşular
CGS dizgesinin enerji birimi. Atomik ölçekler için fazla kaba kaldı: elektronvolt, erg’den altı yüz milyar kat küçüktür.
Hidrojenin iyonlaşma enerjisi: 13,6 eV. Atom tayfları bugün de rydberg ve ters santimetre ile sayılır.
Enerjinin atomik birimi, rydberg’in iki katı. Molekül hesapları tam da onunla yürütülür — böylece denklemlerden bütün sabitler silinir.
Madde molü başına bağlanma enerjisi. Biyokimya ile organik kimya ona tutunur; fizik elektronvolta geçti.
2019’da joule’dan daha kesin hale gelen, SI dışı bir birim
SI reformundan önce elektronvolt yaklaşıktı: değeri elektronun ölçülen yüküne bağlıydı ve her yeni deneyle inceltiliyordu. 2019’da temel yük tanımla sabitlendi — tam olarak 1,602 176 634·10⁻¹⁹ coulomb — ve elektronvolttan joule’a çevirme katsayısı, belirsizliği olmayan kesin bir sayı oldu. Tuhaf bir durum çıktı ortaya: SI’nin yalnızca «kullanımına izin verdiği» SI dışı bir birim, artık joule’a bütünüyle sıkı bağlıyken, dizgenin kendi içindeki pek çok büyüklük sonlu kesinlikle ölçülüyor.
Katalog · ölçü birimleri
Her büyüklük için bir künye
Yedi temel SI birimi, kendi adı olan yirmi iki türetilmiş birim ve ne tekniğin ne de günlük yaşamın onsuz edemediği sistem dışı birimler. Her birinin kendi sayfası var: tanım, dönüşüm, aletler, yazım kuralları. 36 dilde.
SI dışı birimler
elektronvoltun künyesini açınTemel SI birimleri
terrakotayla elektronvoltun ardında duranlarKendi adı olan türetilmiş SI birimleri
yirmi iki künyeKünyenin dili
36 dil. eV simgesi ve formüller çevrilmez — bütün dillerde aynıdır; çevrilen, düzyazı, örnekler ve her yazının kendi yazım kurallarıdır.