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:

$\mathrm {1\ eV=1\ {\mathit {e}}\cdot 1\ V=1{,}602176634\times 10^{-19}\ J} .$

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 $(E=mc^{2})$ 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 $c.$

$\mathrm {1\ eV/{\mathit {c}}^{2}={\frac {(1{,}602176634\times 10^{-19}\ C)\cdot 1\ V}{(2{,}99792458\times 10^{8}\ m/s)^{2}}}=1{,}78266192\times 10^{-36}\ kg} .$

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 – 80,377±0,012 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 $E=k_{B}T$ ($k_{B}$ – 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 $\mathrm {eV/k_{B}} .$

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

${\frac {1{\mbox{ eV}}}{k_{B}}}={\frac {1{,}602176634\times 10^{-19}{\text{ J}}}{1{,}380649\times 10^{-23}{\text{ J/K}}}}=11\ 604{,}51812{\text{ K}}.$

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