In de natuurkunde, wat is de elektronenvolt?
Een elektronenvolt (eV) is een zeer kleine energie-eenheid die wordt gebruikt op het gebied van natuurkundig onderzoek, zoals nucleaire en deeltjesfysica, gedeeltelijk vanwege het feit dat de standaard energie-eenheid, de joule, veel te groot is om te hebben duidelijke betekenis in dergelijk onderzoek als een basiseenheid. De standaardwaarde van een elektronenspanning wordt berekend als zijnde 1.602 x 10-19 joules, of een fractie van 0.0000000000000000001602 van een joule. De waarde is afgeleid van de energie die nodig is om een enkel elektron door een elektrisch potentiaal van één volt te verplaatsen, of als de equivalente hoeveelheid energie die een foton van licht draagt. Een biljoen elektronenvolt (TeV), of 1 x 10 12 eV, is in feite nog zo'n kleine energiewaarde dat het als equivalent wordt beschouwd aan de hoeveelheid werkenergie die een mier verbruikt wanneer deze beweegt, en een standaard gloeilamp van 100 watt gloeilamp verbrandt 2.200.000.000.000 keer meer energie dan een mier per uur, of 2,2 x 10 24 elektronenvolt.
Het gebruik van elektronenvoltwaarden is ook wijdverbreid in andere gebieden van fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, waar het in bepaalde berekeningen waarden voor temperatuur of elektromagnetische straling kan vertegenwoordigen. Dit omvat astronomie, waar het wordt gebruikt om golflengten van licht te categoriseren. Dit komt omdat de elektronenspanning een fundamentele meting is van kinetische energie die praktisch kan worden toegepast op onderzoek op moleculair niveau. Een waarde van 13,6 eVs is gelijk aan de energie die nodig is om een waterstofatoom te ioniseren, wat het meest voorkomende element is in astronomisch onderzoek. Een waarde van 4,2 eV is vereist om een zoutmolecuul op te splitsen in de samenstellende natrium- en chloride-elementen, waardoor elektronvolt een handige meetterm is voor veel voorkomende chemische reacties.
Ondanks het wijdverbreide gebruik in onderzoek, wordt de elektronenspanning niet als een standaard metrische eenheid beschouwd, omdat de waarde ervan kan veranderen op basis van experimentele omstandigheden en vereisten. Het kan ook worden gebruikt om een massa-eenheid in fysische berekeningen weer te geven om eenheden energie in evenwicht te brengen in de speciale relativiteitsvergelijking van E = MC 2 . Dit maakt het mogelijk om de massa van subatomaire deeltjes zoals protonen te berekenen, waarbij één proton equivalent is aan 938.000.000 eV gedeeld door de snelheid van het kwadraat, dat wordt uitgedrukt als Giga elektron volt in steno als 0.938 GeV / c 2 .
Er is geen directe conversie naar elektronenvolt van standaardvolt als een maat voor elektrisch potentieel. Hoewel de twee afgeleid lijken, zijn ze metingen van verschillende dingen, met elektronspanning als een maat voor kinetische energie op basis van de joule, en volt als een maat voor het potentiaalverschil tussen twee geleidende punten. Elektronspanning volgt echter de metrische conventie voor toename van de hoeveelheid, waarbij het prefix kilo 1.000 in KeV vertegenwoordigt; mega vertegenwoordigt een miljoen of MeV; giga vertegenwoordigt een miljard bij GeV; enzovoort.