Elektronowolt

Elektronowolt (eV) – jednostka energii stosowana w fizyce.

Jeden elektronowolt jest to energia, jaką uzyskuje bądź traci elektron, który przemieścił się w polu elektrycznym o różnicy potencjałów równej 1 woltowi:

1 eV	= 1 e · 1 V
	= 1,6021766208(98) × 10−19 J
	= 0,16021766208(98) aJ
	= 160,21766208(98) zJ

1 J ≈ 6,241 509 126(38) × 10¹⁸ eV

Przedrostki SI

Chociaż eV 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

Użycie elektronowolta do określania 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 $(E=mc^{2})$ oraz faktu używania przez fizyków jednostek, w których $c=1$ (prędkość światła w próżni). Chcąc wyrażać się ściśle należałoby mówić o jednostkach eV/c² jednak zwykle pomija się c.

1 eV/c² = 1,783 × 10⁻³⁶ kg

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=k_BT (k_B – 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/k_B.

Elektronowolt jest stosowany jako jednostka temperatury w fizyce plazmy. Związek między elektronowoltami a kelwinami (K) określa wzór:

${\frac {1{\mbox{ eV}}}{k_{B}}}={\frac {1{,}6021766208(98)\times 10^{-19}{\mbox{J}}}{1{,}38064852(79)\times 10^{-23}{\mbox{J/K}}}}=11604{,}5221(67){\mbox{K}}$

Przykładowo, plazma w tokamaku, by zaszła w niej synteza jądrowa, musi mieć temperaturę 15 keV, czyli 174 mln kelwinów.

Zobacz też

• CODATA
• pozaukładowe jednostki miary
• układ SI