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^[1]. Jego wartość wyrażona w dżulach to 1 wolt pomnożony przez elektryczny ładunek elementarny e:

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

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):

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

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

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

Związek ${\displaystyle E=k_{B}T}$ (${\displaystyle k_{B}}$ – 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 ${\displaystyle \mathrm {eV/k_{B}} .}$

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

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

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

Zobacz hasło elektronowolt w Wikisłowniku

• CODATA
• pozaukładowe jednostki miary
• układ SI