Hvad er elektronspændingen inden for fysik?
En elektron volt (eV) er en meget lille energienhed, der bruges inden for fysikforskning, såsom nukleær og partikel fysik, delvis på grund af det faktum, at standardenheden for energi, joule, er alt for stor til at have klar betydning i sådan forskning som en baseenhed. Standardværdien af en elektronspænding beregnes til at være 1,602 x 10 -19 joule eller en brøkdel på 0,00000000000000001602 af en joule. Værdien er afledt af den energi, der er nødvendig for at bevæge en enkelt elektron gennem et elektrisk potentiale på en volt, eller som den ækvivalente mængde energi, som en lysfoton bærer. Én billion elektron volt (TeV), eller 1 x 10 12 eV, er stadig en så lille energiverdi, at den betragtes som ækvivalent med den mængde arbejdsenergi, som en myr udvider, når den bevæger sig, og en standard 100-watts glødende pære forbrænder 2.200.000.000.000 gange mere energi end en myr i timen, eller 2,2 x 10 24 elektron volt.
Brugen af elektronspændingsværdier er også udbredt inden for andre områder af grundlæggende videnskabelig forskning, hvor den i visse beregninger kan repræsentere værdier for temperatur eller elektromagnetisk stråling. Dette inkluderer astronomi, hvor det bruges til at kategorisere lysets bølgelængder. Dette skyldes, at elektronspændingen er en grundlæggende måling af kinetisk energi, som praktisk kan anvendes til forskning på molekylært niveau. En værdi på 13,6 eV'er er lig med den energi, der kræves for at ionisere et atom med brint, som er det mest almindelige element, der er stødt på i astronomisk forskning. En værdi på 4,2 eV er påkrævet for at nedbryde et molekyle salt i dets bestanddel af natrium- og chloridelementer, hvilket gør elektronvolt til en bekvem målingsterm for mange almindelige kemiske reaktioner.
På trods af dens udbredte anvendelse i forskning betragtes elektronspændingen ikke som en standard metrisk enhed, da dens værdi kan ændre sig baseret på eksperimentelle forhold og krav. Det kan også bruges til at repræsentere en masseenhed i fysikberegninger til at afbalancere energienheder i den specielle relativitetsligning af E = MC 2 . Dette muliggør beregning af massen af subatomære partikler som protoner, hvor en proton er ækvivalent med 938.000.000 eV'er divideret med hastigheden af lyset i kvadratet, der udtrykkes som Giga elektron volt i korthed som 0,938 GeV / c2.
Der er ingen direkte konvertering til elektron volt fra standard volt som et mål for elektrisk potentiale. Mens de to synes afledte, er de målinger af forskellige ting, med elektron volt som et mål for kinetisk energi baseret på joule, og volt som et mål for potentialeforskel mellem to ledende punkter. Elektron volt følger imidlertid metrisk konvention for stigninger i mængde, idet præfikset kilo repræsenterer 1.000 i KeV; mega, der repræsenterer en million eller MeV; giga, der repræsenterer en milliard ved GeV; og så videre.