Vad är elektronvolt i fysik?

En elektronvolt (EV) är en mycket liten energienhet som används inom områden för fysikforskning såsom kärnkrafts- och partikelfysik, delvis på grund av att standardenheten för energi, Joule, är alldeles för stor för att ha en tydlig mening i sådan forskning som en basenhet. Standardvärdet för en elektronvolt beräknas vara 1,602 x 10 ^-19 joules, eller en bråkdel av 0,0000000000000000001602 i en joule. Värdet härstammar från den energi som krävs för att flytta en enda elektron genom en elektrisk potential på en volt, eller som den motsvarande mängden energi som en foton av ljus bär. En biljon elektronvolt (TEV), eller 1 x 10 ¹² ev, är fortfarande ett så litet energibelopp att det anses motsvarande mängden arbetsenergi som en myra spenderar när den rör sig, och en standard 100-watt incandescent ljuslampa bränner 2,200 000 gånger mer energi än en myra per timme, eller 2.2 x 10 ^{24 elektron.}

Användningen av elektronvoltvärden är också utbredd inom andra områden inom grundläggande vetenskaplig forskning, där det i vissa beräkningar kan representera värden för temperatur eller elektromagnetisk strålning. Detta inkluderar astronomi, där den används för att kategorisera ljusvåglängder. Detta beror på att elektronvolt är en grundläggande mätning av kinetisk energi som praktiskt taget kan tillämpas på forskning på molekylnivå. Ett värde av 13,6 EV är lika med den energi som krävs för att jonisera en väteatom, som är det vanligaste elementet som uppstår i astronomisk forskning. Ett värde på 4,2 eV krävs för att bryta upp en molekyl av salt i dess beståndsdelar natrium- och kloridelement, vilket gör elektronvolt till en bekväm mätterm för många vanliga kemi -reaktioner.

Trots dess utbredda användning i forskning anses inte elektronvolt vara en standardmetrisk enhet, eftersom dess värde kan ändras baserat påexperimentella förhållanden och krav. Det kan också användas för att representera en massenhet i fysikberäkningar för att balansera ut enheter av energi i den speciella relativitetsekvationen för E = MC ² . Detta möjliggör beräkning av massan av subatomära partiklar som protoner, där en proton motsvarar 938 000 000 eV dividerade med hastigheten på ljus kvadrat, vilket uttrycks som giga elektronvolt i korthet som 0,938 GeV/C ² .

Det finns ingen direkt omvandling till elektronvolt från standardvolt som ett mått på elektrisk potential. Medan de två verkar derivat, är de mätningar av olika saker, med elektronvolt som ett mått på kinetisk energi baserad på Joule och volt som ett mått på potentialskillnaden mellan två ledande punkter. Elektronvolt följer emellertid metrisk konvention för ökningar i kvantitet, med prefixkilo som representerar 1 000 i KeV; Mega som representerar en miljon eller MeV; Giga som representerar en miljard på GeV; ochSå vidare.