Elektronowolt

Elektronowolt (eV) – jednostka energii stosowana w fizyce. Jeden elektronowolt jest to energia, jaką uzyskuje elektron, który jest przyspieszany napięciem równym 1 woltowi:

1 eV = 1 e · 1 V = 1,602 176 565(35) × 10^-19 J

1 J ≈ 6,241 509 47(53) ×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=mc²) 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^-31kg
• proton - 0,938 GeV/c²
• neutron - 940 MeV/c² ≈ 1,7 × 10^-27 kg
• bozon W - 80.425 GeV/c²
• bozon Z - 91,188 GeV/c²
• taon - 1777 MeV/c² = 3,17×10⁻²⁷kg
• 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:

${1 \mbox{ eV} \over k_B} = {1{,}602176565(35) \times 10^{-19} \mbox{J} \over 1{,}3806488(13) \times 10^{-23} \mbox{J/K}} = 11604{,}519(11) \mbox{K}$

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

Zobacz też

• układ SI
• CODATA
• pozaukładowe jednostki miary