Grundlæggende fysiske konstanter

Grundlæggende fysiske konstanter  er konstanter, der indgår i de ligninger, der beskriver de grundlæggende naturlove og stoffets egenskaber [1] . Grundlæggende fysiske konstanter optræder i teoretiske modeller af observerede fænomener i form af universelle koefficienter i de tilsvarende matematiske udtryk.

Oversigt

Ordet "konstant" i fysik bruges i dobbelt betydning:

For eksempel falder den heliocentriske konstant, svarende til produktet af gravitationskonstanten og Solens masse , på grund af et fald i Solens masse, som opstår på grund af dens udsendelse af energi og udsendelsen af ​​solen . vind . Men da det relative fald i Solens masse er omkring 10 −14 , så kan den heliocentriske konstant for de fleste problemer med himmelmekanik betragtes som en konstant med tilfredsstillende nøjagtighed. Også i højenergifysik vokser finstrukturkonstanten , som karakteriserer intensiteten af ​​den elektromagnetiske interaktion , med væksten af ​​det overførte momentum (på korte afstande), men dens ændring er ubetydelig for en lang række almindelige fænomener, f.eks. , til spektroskopi.

Fysiske konstanter er opdelt i to hovedgrupper - dimensionelle og dimensionsløse konstanter. De numeriske værdier af dimensionskonstanter afhænger af valget af måleenheder. De numeriske værdier af de dimensionsløse konstanter afhænger ikke af enhedssystemerne og skal bestemmes rent matematisk inden for rammerne af en samlet teori. Blandt de fysiske dimensionelle konstanter bør man udskille konstanter, der ikke danner dimensionsløse kombinationer med hinanden, deres maksimale antal er lig med antallet af grundlæggende måleenheder - disse er selve de grundlæggende fysiske konstanter ( lysets hastighed , Planck ' s konstant osv.). Alle andre dimensionelle fysiske konstanter reduceres til kombinationer af dimensionsløse konstanter og fundamentale dimensionskonstanter. Ud fra de fundamentale konstanters synspunkt er udviklingen af ​​det fysiske verdensbillede en overgang fra fysik uden fundamentale konstanter (klassisk fysik) til fysik med fundamentale konstanter (moderne fysik). Samtidig bevarer den klassiske fysik sin betydning som moderne fysiks begrænsende tilfælde, når de karakteristiske parametre for de fænomener, der undersøges , er langt fra de grundlæggende konstanter.

Lysets hastighed dukkede op i klassisk fysik i det 17. århundrede, men dengang spillede den ikke en grundlæggende rolle. Lysets hastighed fik en grundlæggende status efter skabelsen af ​​elektrodynamik af J.K. Maxwell og den særlige relativitetsteori af A. Einstein (1905). Efter skabelsen af ​​kvantemekanikken (1926) fik Plancks konstant h , indført af M. Planck i 1901 som en dimensionskoefficient i loven om termisk stråling, en grundlæggende status . En række videnskabsmænd henviser også til de fundamentale konstanter gravitationskonstanten G , Boltzmann-konstanten k , elementærladningen e (eller finstrukturkonstanten α ) og den kosmologiske konstant Λ . Fundamentale fysiske konstanter er de naturlige skalaer af fysiske størrelser, overgangen til dem som måleenheder ligger til grund for konstruktionen af ​​det naturlige (Planck) system af enheder . Grundet den historiske tradition omfatter de fundamentale konstanter også nogle andre fysiske konstanter forbundet med specifikke legemer (for eksempel masserne af elementarpartikler ), dog skal disse konstanter ifølge moderne begreber udledes på en endnu ukendt måde fra en mere fundamental masseskala (energi), det såkaldte vakuummiddel Higgs-felt .

Et internationalt accepteret sæt værdier for fundamentale fysiske konstanter og koefficienter for deres oversættelse udgives regelmæssigt [2] af CODATA Working Group on Fundamental Constants.

Grundlæggende fysiske konstanter

Her og nedenfor er værdierne anbefalet af CODATA i 2018.

Værdi Symbol Betyder Bemærk.
lysets hastighed i vakuum 299 792 458 m s −1
= 2,99792458⋅10 8 m s −1 		Nemlig
gravitationskonstant 6.674 30(15)⋅10 −11 m 3 kg −1 s −2
Plancks konstant (elementært handlingskvantum) 6.626 070 15⋅10 −34 J s Nemlig
Diracs konstant (reduceret Plancks konstant ) 1.054 571 817… ⋅10 −34 J s
elementær ladning 1.602 176 634⋅10 −19 C Nemlig
Boltzmanns konstant 1.380 649⋅10 −23 J K −1 Nemlig

Planck-størrelser (dimensionelle kombinationer af konstanterne c, G, h, k )

Navn Symbol Betyder
Planck masse 2.176 434(24)⋅10 −8 kg [3]
plank længde 1.616 255(18)⋅10 −35 m [4] [5]
planck tid 5.391 247(60)⋅10 −44 s [6]
Planck temperatur 1.416 784(16) ⋅10 32 K [7]

Konstanter, der forbinder forskellige systemer af enheder og konverteringsfaktorer

Navn Symbol Betyder Bemærk.
fin struktur konstant ( SI-system ) 7.297 352 5693(11)⋅10 −3
137.035 999 084(21)
elektrisk konstant 8.854 187 8128(13) ⋅10 −12 f m −1
atommasseenhed = 1 a. spise. 1.660 539 066 60(50)⋅10 −27 kg
1 a. spise. 1.492 418 085 60(45)⋅10 −10 J
= 931.494 102 42(28)⋅10 6 Ev
= 931.494 102 42(28) MeV [8]
Avogadros konstant 6.022 140 76⋅10 23 mol −1 [9] Nemlig
1 elektron volt eV 1.602 176 634⋅10 −19 J
= 1.602 176 634⋅10 −12 erg 		Nemlig
1 kalorie (international) 1 cal 4.1868 J Nemlig
liter atmosfære 1 l atm 101.325 J
2,30259 RT [10] 5,706 kJ mol −1 (ved 298 K)
1 kJ mol -1 83.593 cm −1 [11]

Elektromagnetiske konstanter

Følgende konstanter var nøjagtige før 2018-2019 SI-basisenhedsdefinitionsændringerne , men er blevet eksperimentelt bestemte mængder som et resultat af disse ændringer.

Navn Symbol Betyder Bemærk.
magnetisk konstant [12] 1,256 637 062 12(19) ⋅10 -6 H m −1 = 1,256 637 062 12(19) ⋅10 -6 N A −2 (via basis SI-enheder: kg m s −2 A −2 ) tidligere præcis H/m
vakuumimpedans [13] Ohm.
elektrisk konstant 8.854 187 8128(13) ⋅10 −12 F m −1 (via basis SI-enheder: kg −1 m −3 s 4 A 2 )
Coulombs konstant ≈ 8.987 55 ⋅10 9 F −1 m (via basisenheder: kg m 3 s −4 A −2 )

Nogle andre fysiske konstanter

Navn Symbol Betyder Bemærk.
Masser af elementarpartikler:
elektronmasse 		9,109 383 7015(28)⋅10 −31 kg (absolut)
= 0,000548579909065(16) a. e. m. (rel.)
protonmasse _ 1,672 621 923 69(51)⋅10 −27 kg
= 1,007276466621(53) a. spise.
neutronmasse _ 1,67492749804(95)⋅10 −27 kg
= 1,00866491560(57) en. spise.
M proton plus elektron (absolut masse af etbrintatom 1 H) ≈ 1,6735328⋅10 −27 kg
= 1,007825 amu ( relativ )
magnetiske moment af en elektron −928.476 470 43(28)⋅10 −26 J T −1
proton magnetisk moment 1.410 606 797 36(60)⋅10 −26 J T −1
Bohr magneton 927.401 007 83(28)⋅10 −26 J T −1 [14]
kernemagneton 5.050 783 7461(15)⋅10 −27 J T −1
g faktor af en fri elektron 2.002 319 304 362 56(35)
proton gyromagnetisk forhold 2.675 221 8744(11)⋅10 8 s −1 T −1
Faraday konstant 96 485.332 12… C mol -1
universel gaskonstant 8.314 462 618… J K −1 mol −1
≈ 0,082057 L atm K −1 mol −1
molvolumen af ​​en ideel gas (ved 273,15 K, 101,325 kPa) 22.413 969 54… ⋅10 −3 m³ mol −1
standard atmosfærisk tryk ( n.s. ) atm 101 325 Pa Nemlig
Bohr radius 0,529 177 210 903(80)⋅10 −10 m
hartree energi 4.359 744 722 2071(85)⋅10 −18 J
Rydberg konstant 10 973 731.568 160(21) m −1
første strålingskonstant 3.741 771 852… ⋅10 −16 W m²
anden strålingskonstant 1.438 776 877… ⋅10 −2 m K
Stefan-Boltzmann konstant 5.670 374 419… ⋅10 −8 W m −2 K −4
konstant skyldfølelse 2.897 771 955… ⋅10 −3 m K
standardacceleration af frit fald på jordens overflade (gennemsnit) 9.806 65 m s −2 Nemlig
Temperaturen af ​​vandets tredobbelte punkt 273,16 K

Se også

Noter

  1. ↑ Grundlæggende fysiske konstanter Arkivkopi dateret 22. marts 2012 på Wayback Machine // Physical Encyclopedia, bind 5. M .: Great Russian Encyclopedia, 1998, s. 381-383.
  2. ↑ 1 2 CODATA Internationalt anbefalede værdier for de grundlæggende fysiske konstanter . Hentet 19. maj 2008. Arkiveret fra originalen 2. juni 2008.
  3. ↑ Planck-masse (ikke tilgængeligt link) . physics.nist.gov. Hentet 28. juni 2015. Arkiveret fra originalen 14. juni 2015. 
  4. ↑ NIST , " Planck length Archived 22 November 2018 at the Wayback Machine "  , NIST's offentliggjorte Arkiveret 13. august 2001 på Wayback Machine CODATA konstanter
  5. ↑ Grundlæggende fysiske konstanter - komplet liste . Hentet 19. maj 2008. Arkiveret fra originalen 8. december 2013.
  6. ↑ Planck-tid (downlink) . physics.nist.gov. Hentet 28. juni 2015. Arkiveret fra originalen 14. juni 2015. 
  7. ↑ Planck temperatur (downlink) . physics.nist.gov. Hentet 28. juni 2015. Arkiveret fra originalen 14. juni 2015. 
  8. ↑ fra relationen E = mc 2
  9. ↑ Avogadro konstant Arkiveret 8. oktober 2013 på Wayback Machine  - CODATA Internationalt anbefalede værdier for de fundamentale fysiske konstanter
  10. ↑ fra forholdet, der bestemmer fri energis afhængighed af koncentration (partialtryk): 2,30259 er overgangsmodulet (logaritmer)
  11. ↑ fra forholdet , hvor udtrykt i reciproke centimeter cm −1
  12. ↑ CODATA Værdi: Vakuumpermeabilitet . Dato for adgang: 7. juli 2014. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016.
  13. ↑ CODATA Værdi: Karakteristisk impedans af vakuum (downlink) . Dato for adgang: 7. juli 2014. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. 
  14. ↑ Bohr magneton . physics.nist.gov. Arkiveret fra originalen den 16. august 2022.

Links