Elektronowolt
Elektronowolt (eV) – jednostka energii stosowana w fizyce.
Jeden elektronowolt to energia, jaką uzyskuje bądź traci elektron, który przemieścił się w próżni w polu elektrycznym o różnicy potencjałów równej 1 woltowi. Jego wartość wyrażona w dżulach to 1 wolt pomnożony przez elektryczny ładunek elementarny e:
Przedrostki SI
Chociaż elektronowolt 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):
| Wielokrotności | Podwielokrotności | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mnożnik | Nazwa | Symbol | Mnożnik | Nazwa | Symbol | |
| 100 | elektronowolt | eV | ||||
| 101 | dekaelektronowolt | daeV | 10−1 | decyelektronowolt | deV | |
| 10² | hektoelektronowolt | heV | 10−2 | centyelektronowolt | ceV | |
| 10³ | kiloelektronowolt | keV | 10−3 | milielektronowolt | meV | |
| 106 | megaelektronowolt | MeV | 10−6 | mikroelektronowolt | µeV | |
| 109 | gigaelektronowolt | GeV | 10−9 | nanoelektronowolt | neV | |
| 1012 | teraelektronowolt | TeV | 10−12 | pikoelektronowolt | peV | |
| 1015 | petaelektronowolt | PeV | 10−15 | femtoelektronowolt | feV | |
| 1018 | eksaelektronowolt | EeV | 10−18 | attoelektronowolt | aeV | |
| 1021 | zettaelektronowolt | ZeV | 10−21 | zeptoelektronowolt | zeV | |
| 1024 | jottaelektronowolt | YeV | 10−24 | joktoelektronowolt | yeV | |
Elektronowolt jako jednostka masy
Jednostki eV (a właściwie eV/c²) bardzo często używa się w różnych dziedzinach fizyki do określania mas cząstek i kwazicząstek. Wynika to z relacji pomiędzy masą a energią oraz faktu używania przez fizyków jednostek, w których (prędkość światła w próżni). Chcąc wyrażać się ściśle należałoby mówić o jednostkach eV/c² jednak zwykle pomija się c.
Przykłady przybliżonych wartości mas cząstek w eV/c²
- elektron – 0,511 MeV/c² ≈ 9,10938 × 10−31 kg
- proton – 0,938 GeV/c²
- neutron – 0,938 GeV/c² ≈ 1,7 × 10−27 kg
- bozon W – 80.425 GeV/c²
- bozon Z – 91,188 GeV/c²
- taon – 1,777 GeV/c² = 3,17×10−27 kg
- kwark t – 170,9 GeV/c²
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.
Elektronowolt jest stosowany jako jednostka temperatury w fizyce plazmy. Związek między elektronowoltami a kelwinami (K) określa wzór:
Przykładowo, plazma w tokamaku, by zaszła w niej synteza jądrowa, musi mieć temperaturę 15 keV, czyli 174 mln kelwinów.