Vad är elektronvolten inom fysik?
En elektronspänning (eV) är en mycket liten energienhet som används inom fysikforskning som kärnkrafts- och partikelfysik, delvis beroende på att standardenheten för energi, joule, är alldeles för stor för att ha tydlig mening i sådan forskning som en basenhet. Standardvärdet för en elektronspänning beräknas vara 1,602 x 10 -19 joule, eller en bråkdel av 0,0000000000000000001602 av en joule. Värdet härrör från den energi som krävs för att flytta en enda elektron genom en elektrisk potential på en volt, eller som den ekvivalenta mängden energi som en foton av ljus bär. En biljon elektronvolt (TeV), eller 1 x 10 12 eV, är fortfarande ett så litet energivärde i själva verket att det anses motsvara den mängd arbetsenergi som en myra expanderar när den rör sig, och en standard 100-watts glödande glödlampan bränner 2.200.000.000.000 gånger mer energi än en myra per timme, eller 2,2 x 10 24 elektronvolt.
Användningen av elektronspänningsvärden är också utbredd inom andra områden inom grundläggande vetenskaplig forskning, där den i vissa beräkningar kan representera värden för temperatur eller elektromagnetisk strålning. Detta inkluderar astronomi, där det används för att kategorisera ljusets våglängder. Detta beror på att elektronspänningen är en grundläggande mätning av kinetisk energi som praktiskt kan appliceras på forskning på molekylnivå. Ett värde på 13,6 eV är lika med den energi som krävs för att jonisera en väteatom, som är det vanligaste elementet i astronomisk forskning. Ett värde på 4,2 eV krävs för att bryta upp en molekyl med salt i dess beståndsdelar natrium- och kloridelement, vilket gör elektronvolt till en bekväm mätbeteckning för många vanliga kemireaktioner.
Trots dess utbredda användning inom forskning anses inte elektronspänningen vara en standardmetrisk enhet, eftersom dess värde kan förändras baserat på experimentella förhållanden och krav. Det kan också användas för att representera en massenhet i fysikberäkningar för att balansera ut energienheter i den speciella relativitetsekvationen för E = MC 2 . Detta möjliggör beräkning av massan av subatomära partiklar som protoner, där en proton är ekvivalent med 938 000 000 eV dividerat med ljusets kvadratets hastighet, vilket uttrycks som Giga-elektron volt i korthet som 0,938 GeV / c 2 .
Det finns ingen direkt omvandling till elektron volt från standard volt som ett mått på elektrisk potential. Medan de två verkar derivat, är de mätningar av olika saker, med elektron volt som ett mått på kinetisk energi baserat på joule, och volt som ett mått på potentialskillnad mellan två ledande punkter. Elektron volt följer emellertid metrisk konvention för ökningar i kvantitet, med prefixet kilo som representerar 1 000 i KeV; mega som representerar en miljon eller MeV; giga som representerar en miljard på GeV; och så vidare.