Elektronvolt

AzelektronvoltegySI-mértékegységrendszerenkívüli, csak azatom-,mag-ésrészecskefizikában,illetve a csillagászatban használható energia-mértékegység.Jele:eV.Használhatók vele azSI-prefixumok(keV= 1000 eV,MeV= 1 millió eV,GeV= 1 milliárd eV,TeV= 1billióeV.).

Egy elektronvoltnak nevezzük azt azenergiát,amelyet azelektron1V(megfelelő irányú) potenciálkülönbség hatására nyer.

1 eV = 1,602 176 634·10⁻¹⁹J.

Mivel amunkaaW=q·Uképlet alapján számolható, egygyorsított részecskeenergiája egyszerűen kiszámíthatóelektronvoltegységben. Például a kétszeresen pozitívα-részecske200Vpotenciálkülönbségen való gyorsításakor$2\cdot 200=400$eV energiára gyorsul.

Az elektronvolt és a tömeg

Einsteinspeciális relativitáselméleteszerint azenergiaekvivalens atömeggel,csak egy állandó szorzóban (afénysebességnégyzetében) tér el:E=mc². Arészecskefizikusokezért az eV/c² egységet használják a tömegegységéül.Így például egyszerűen kiszámítható, hogy amikor az elektron és apozitrontalálkozik, mivel mindkettőnek a tömege 511 keV/c², ezért 1,022 MeV energia keletkezikfotonokformájában. Aprotontömege 0,938 GeV/c² (GeV), ami a magfizikában a GeV egységet nagyon kényelmessé teszi. (Részecske és magfizikában gyakran úgynevezettPlanck-egységekethasználnak, aholc = 1,ilyenkor a tömegegység egyszerűen eV, keV, MeV, GeV, TeV.)

Átszámítás SI egységre:

1 eV/c² = 1,782 661 758(44) · 10⁻³⁶kg

1 keV/c² = 1,782 661 758(44) · 10⁻³³kg

1 MeV/c² = 1,782 661 758(44) · 10⁻³⁰kg (nagyjából két elektrontömeg)

1 GeV/c² = 1,782 661 758(44) · 10⁻²⁷kg (nagyjábólprotontömeg)

1 TeV/c² = 1,782 661 758(44) · 10⁻²⁴kg

Értéke megtekinthető a NIST honlapjántovábbi átszámítási tényezők között

Lásd mégnagyságrendek listája (tömeg).

Jelölése

A fenti jelölés nem felel meg a fizikában alkalmazott konvencióknak; első része ugyanismértékegység,második része pedig egyfizikai mennyiségjele. Ennek ellenére a jelölést általánosan használják. AzIUPAC Green Booknem tartalmazza, alkalmazása tehát kérdéses. A Green Book az energiára vonatkozóan több jelölést tartalmaz, például E_ggap energy, E_ddonor energy, E_aacceptor energy, E_FFermi energy. Ezért érdemes olyan betűt használni indexként, amely más célra nem használatos, például E_f(az angol field;elektromos mezőértelmében).

Ezt alkalmazva a tömeg így fejezhető ki:$m={\frac {E_{f}}{c^{2}}}$,ahol a kifejezés valamennyi eleme egy-egy fizikai mennyiség jele.

A probléma abból ered, hogy aPlanck-egységekközött a fénysebesség értéke 1 (egy).

Az elektronvolt és hőmérséklet

Összehasonlításulatombomba-robbanáskora töltött részecskékmozgási energiája0,3-től3 MeV-igterjed. Egy, a földi légkörben lévő molekula mozgási energiája nagyjából 0,025 eV.

Általában ahhoz, hogy a részecskekelvinbenmért hőmérsékletét megkapjuk az elektronvoltban mért mozgási energiájából, 11 604-gyel kell szorozni (0,025 × 11 604 = 290 K). (Bővebben aBoltzmann-állandónálés ahőmérsékletnél.)

Az elektronvolthoz kapcsolódó mennyiségek

mennyiség	jelölése	SI érték
energia	eV	1,602 176 565(35)·10−19J
tömeg	eV/c²	1,782 662·10−36kg
nyomaték	eV/c	5,344 286·10−28kg⋅m/s
hőmérséklet	eV/kB	11 604,505(20) K
idő	ħ/eV	6,582 119·10−16s
hosszúság	ħc/eV	1,973 27·10−7m

További információk

• 1 eV szemléltetése GIF-animációval
• Tömeg-töltés hányadosangolul