Elettronvolt

Infisical'elettronvoltovolt-elettrone(simboloeV)^[1]^[2]^[3]è un'unità di misuradell'energia,molto usata in ambitoatomicoesubatomico.

Viene definito come l'energiaguadagnata (o persa) dallacarica elettricadi un singoloelettrone,che si muove nelvuototra due punti di una regione tra i quali vi è una differenza dipotenziale elettrostaticodi 1volt.

Sono molto usati i suoi multiplikeV,MeV,GeV,TeV:si vedano in proposito iprefissi del SI.L'elettronvolt non è tuttavia un'unità di misura delsistema internazionale di unità di misura;trattasi dunque di una unità pratica, come l'anno luce^[4]o il litro, o anche empirica come il grado di temperatura (in quanto direttamente derivante da uno strumento).

Spesso, per praticità, i multipli dell'elettronvolt non vengono pronunciati come si usa con le altre unità di misura (per esempio megajoule), ma vengono pronunciati come si scrivono (per esempio si dice «keV», «MeV», «GeV», «TeV», al posto di «kiloelettronvolt», «megaelettronvolt», «gigaelettronvolt» e «teraelettronvolt»).

Conversioni

Un elettronvolt è 1volt(cioèjouledivisocoulomb) moltiplicato per la carica di un elettrone; corrisponde a un quantitativo molto piccolo dienergia,pari all'inverso delnumero di Coulomb:

1 eV =0,1602176634aJ= 1,602176634 x 10^-19J

In chimica di solito si utilizza per l'energia di ionizzazioneriferirsi a unamole,per ragioni storiche.

Usi

Nellafisica delle particelle,ilmegaelettronvolt(1 MeV = 10⁶eV) e ilgigaelettronvolt(1 GeV = 10⁹eV) sono utilizzati per misurare lamassadelle particelle elementari, usando l'equazionedi conversione dellarelatività ristretta:E = mc²,doveEsta per energia,mper massa ecè lavelocità della lucenel vuoto.^[5] In queste unità, lamassadi unelettroneè di 0,511 MeV/c²,e quella di unprotonedi 938 MeV/c²;quella delbosone di Higgsè di 125,35±0,15 GeV/c²^[6]

Per confronto, l'energia cinetica delle particellecarichegenerate in un'esplosione nucleareva da 0,3 a 3 MeV. Una normalemolecola atmosfericaha un'energia di circa 0,03 eV. Un sistema, la cuitemperatura assolutain unità tecniche (kelvinorankine) ha valore pari a T, ha un valore di temperatura in unità energetiche (per esempiojoule,oerg) pari a k_BT, dove k_Bè lacostante di Boltzmann.Il valore corrispondente eV si ottiene dividendo ancora la temperatura in unità energetiche per il valore dellacarica fondamentale(in eV/unità energetica adottata). Spesso la massa viene misurata in eV/c²(oppure nei suoi multipli MeV/c²e GeV/c²), dove si utilizza un sistema diunità naturaliponendoc= 1, cosa utile per l'analisi a livello teorico.

Inspettroscopia,si usa l'elettronvolt per esprimere l'energia di legamedi un elettrone in unorbitale atomicoe l'energia deifotoniusati per sondarne le proprietà (spettroscopia fotoelettronicaespettroscopia di assorbimento dei raggi X). Per esempio, l'espulsione di un elettrone dallo stato più profondo di un atomo diargentorichiede una radiazione di 25 514 eV, propria deiraggi X duri.