WSZYSTKIE STAŁE FIZYCZNE.pdf
(
185 KB
)
Pobierz
690667711 UNPDF
Maciej SUFFCZY NSKI
Pawel JANISZEWSKI
Instytut Fizyki, Polska Akademia Nauk
Al. Lotnikow 32/46, Warszawa 02-668
STALE FIZYCZNE
The Fundamental Physical Constants
Abstract: The 1998 updated fundamental physical constants are reprinted and described.
1. Wst ep
Wspolczesne wartosci podstawowych stalych zycznych zostaly wyrownane metod a najmniejszych kwadratow przez
P.J. Mohra i B.N. Taylora [1, 2] w Narodowym Instytucie Nauki i Techniki, NIST, w Gaithersburgu, stanie Mary-
land 20899-8401, USA. Tabele wyrownanych stalych s a od 1998 r. udostepnione w "portable document format" w
Internecie pod adresem: http://physics.nist.gov/constants. Copyright American Institute of Physics and American
Chemical Society. Omowienie uzyskanych do 31 grudnia 1998 r. danych pomiarowych, najwazniejszych wynikow ko-
niecznych rachunkow elektrodynamiki kwantowej, oraz metod oceny danych i ich standardowych niepewnosci zostalo
opublikowane drukiem w 1999 r. [1] i w 2000 r. [2, 3]
2. Stale zyczne wyrownane w 1998 r.
Nowy zestaw wyrownanych stalych jest przede wszystkiem wynikiem udoskonalonych pomiarow. Szczegolna
dokladnosc uzyskana zostala w pomiarach czestosci, zamiast dlugosci fal, przejsc optycznych w atomie wodoru wy-
znaczaj acych stal a Rydberga R
1
. Grupa Optyki kwantowej w Instytucie Maxa Plancka (MPQ) w Garching [4],
oraz grupa w Laboratorium Kastlera-Brossela w Ecole Normale Superieure i w Uniwersytecie Piotra i Marii Curie
wraz z Laboratoire Primaire du Temps et des Frequences (LPTF), Bureau National de Metrologie-Observatoire, w
Paryzu [5, 6] dokonaly pomiarow dwufotonowej spektroskopii w promieniach atomowych wodoru H i deuteru D.
Szczegoly tych skomplikowanych pomiarow wymagaj a opisow zawartych w cytowanej literaturze [1, 2].
Tabele wyrownanych w 1998 r. stalych podaj a dane dla elektronu, mionu, taonu, protonu, neutronu, deuteronu, he-
lionu t.j. j adra atomu helu
3
He, i cz astki alfa. Pomiary w pulapce Penninga [2, 7, 8, 9] zmniejszyly o rz ad wielkosci nie-
pewnosci standardowe wartosci wzglednych mas atomowych cz astek trwalych, oraz poprawily dokladnosc wyznaczenia
anomalii a
e
momentu magnetycznego elektronu [2, 8, 9]. Niepewnosc standardowa stalej struktury subtelnej zostala
zmniejszona o czynnik 12,2 w porownaniu z danymi wyrownania z 1986 r. Nowe pomiary w NIST [2, 10] zmniejszyly
niepewnosc standardow a stalej Plancka h o czynnik 7,7. Pomiary predkosci dzwieku w argonie w kulistym rezonato-
rze [2, 11] zredukowaly niepewnosc standardow a wartosci molowej stalej gazowej R o czynnik 4,8. Wartosci stalych
wyrownane w procedurze najmniejszych kwadratow s a skorelowane. Podane standardowe niepewnosci stalych s a do-
datnimi pierwiastkami kwadratowymi diagonalnych elementow macierzy kowariancji wyrownanych stalych. Macierze
wariancji, kowariancji i wspolczynnikow korelacji tych wyrownanych stalych s a dostepne w Internecie pod podanym
adresem NIST. Wzgledne niepewnosci standardowe wyrownanych stalych s a obecnie przewaznie rzedu 10
8
, tak, ze
nie wyraza sie ich w "parts per million, ppm", jak w poprzednio publikowanych wyrownaniach [12, 13, 14, 15, 16, 17].
W podanej literaturze wyrownania stalych [1, 2] cytowane s a wyniki rachunkow elektrodynamiki kwantowej anomalii
momentu magnetycznego elektronu i mionu [18, 19, 20, 21, 22], oraz poprawek do poziomow energii w atomie wo-
doru [18, 23, 24, 25, 26], uwarunkowanych m.in. przez relatywistyczne uwzglednienie odrzutu i polaryzacje j adra [27].
Cytowane s a takze wyniki rachunkow nadsubtelnego rozszczepienia stanu podstawowego w atomie mionium (
+
e
)
[20, 25, 28], ktorego pomiar [29] pozwala niezaleznie wyznaczyc wartosc stalej struktury subtelnej . Wiele waznych
stalych podstawowych zalezy wlasnie od stalej struktury subtelnej , stalej Plancka h, stalej Rydberga R
1
, i
wzglednej atomowej masy elektronu A
r
(e), a stalych zykochemicznych takze od molowej stalej gazowej R.
Obecnie przedrukowujemy w tlumaczeniu na jezyk polski Tabele wyrownanych w 1998 r. wartosci stalych. Tabele
w publikacjach [1, 2, 3] zawieraj a stale elektromagnetyczne, stale atomowe, wybrane j adrowe, oraz stale zykoche-
miczne. Osobne Tabele przedstawiaj a wartosci stalych przyjete w umowach miedzynarodowych oraz wzorce dlugosci
fal wyznaczone w pomiarach ugiecia promieni X. Dalej przytoczone Tabele podaj a wazne praktycznie wspolczynniki
przeliczenia rownowaznikow energii czesto uzywanych w zyce i chemii oraz nazwy jednostek SI. Krytyczne omowienie
ukladu nowych wyrownanych stalych zycznych opublikowane jest w Physics Today Buyers Guide [3]. Tam tez po-
dane s a [30] tabele najwazniejszych jednostek zycznych, "SI units", zalecanych przez Systeme International d'Unites.
Wartosci podstawowych stalych zycznych wyrownane w 1998 r. s a zalecane do uzytku przez CODATA, Committee
on Data for Science and Technology of the International Council for Science. Aktualne wartosci parametrow cz astek
elementarnych publikuje co dwa lata grupa specjalistow, Particle Data Group, w "Review of particle properties"
[16, 17, 31].
1
Tabela 1. Podstawowe stale zyczne | cz esto uzywane.
Zalecane przez CODATA [1, 2, 3] wartosci podstawowych stalych zyki i chemii oparte na wyrownaniu 1998 r.
W nawiasach po wartosci podano odchylenie standardowe ostatnich cyfr.
Wielkosc
Symbol Wartosc
Jednostka
Wzgledna
niepewnosc
standardowa
Predkosc swiatla w prozni
c, c
0
299 792 458
m s
1
(dokladnie)
Stala magnetyczna
0
4 10
7
N A
2
= 12; 566 370 614 ::: 10
7
N A
2
(dokladnie)
Stala elektryczna 1=
0
c
2
0
8; 854 187 817 ::: 10
12
F m
1
(dokladnie)
Stala grawitacji Newtona
G 6; 673(10) 10
11
m
3
kg
1
s
2
1; 5 10
3
Stala Plancka
h 6; 626 068 76(52) 10
34
J s
7; 8 10
8
h=2
h 1; 054 571 596(82) 10
34
J s
7; 8 10
8
Ladunek elementarny
e 1; 602 176 462(63) 10
19
C
3; 9 10
8
Kwant strumienia magnetycznego h=2e
0
2; 067 833 636(81) 10
15
Wb
3; 9 10
8
Kwant przewodnosci 2e
2
=h
G
0
7; 748 091 696(28) 10
5
S
3; 7 10
9
Masa elektronu
m
e
9; 109 381 88(72) 10
31
kg
7; 9 10
8
Masa protonu
m
p
1; 672 621 58(13) 10
27
kg
7; 9 10
8
Stosunek masy protonu
do masy elektronu
m
p
=m
e
1 836; 152 6675(39)
2; 1 10
9
Stala struktury subtelnej e
2
=4
0
hc 7; 297 352 533(27) 10
3
3; 7 10
9
odwrotnosc stalej struktury subtelnej
1
137; 035 999 76(50)
3; 7 10
9
Stala Rydberga
2
m
e
c=2h
R
1
10 973 731; 568 549(83)
m
1
7; 6 10
12
Promien Bohra =4R
1
a
0
0; 529 177 2083(19) 10
10
m
3; 7 10
9
Energia Hartree e
2
=4
0
a
0
= 2R
1
hc E
h
4; 359 743 81(34) 10
18
J
7; 8 10
8
w eV
27,211 3834(11)
eV
3; 9 10
8
Stala Avogadra
N
A
6; 022 141 99(47) 10
23
mol
1
7; 9 10
8
Stala Faradaya N
A
e
F 96 485; 3415(39)
C mol
1
4; 0 10
8
Molowa stala gazowa
R 8; 314 472(15)
J mol
1
K
1
1; 7 10
6
Stala Boltzmanna R=N
A
k 1; 380 6503(24) 10
23
J K
1
1; 7 10
6
Stala Stefana-Boltzmanna
(
2
=60)k
4
=h
3
c
2
5; 670 400(40) 10
8
W m
2
K
4
7; 0 10
6
Jednostki pozaukladowe uzywane w ukladzie SI
elektronowolt: (e/C)J
eV
1; 602 176 462(63) 10
19
J
3; 9 10
8
atomowa jednostka masy
1 u = m
u
=
12
m(
12
C)
u
1; 660 538 73(13) 10
27
kg
7; 9 10
8
= 10
3
kg mol
1
=N
A
2
1
Tabela 2. Podstawowe stale zyczne.
Zalecane przez CODATA [1, 2, 3] wartosci podstawowych stalych zyki i chemii oparte na wyrownaniu 1998 r.
W nawiasach po wartosci podano odchylenie standardowe ostatnich cyfr.
Wielkosc
Symbol
Wartosc
Jednostka
Wzgledna
niepewnosc
standardowa
UNIWERSALNE
Predkosc swiatla w prozni
c, c
0
299 792 458
m s
1
(dokladnie)
Stala magnetyczna
0
4 10
7
N A
2
= 12; 566 370 614 ::: 10
7
N A
2
(dokladnie)
Stala elektryczna 1=
0
c
2
p
0
8; 854 187 817 ::: 10
12
F m
1
(dokladnie)
Impedancja prozni
0
=
0
=
0
c
Z
0
376; 730 313 461 :::
(dokladnie)
Stala grawitacji Newtona
G
6; 673(10) 10
11
m
3
kg
1
s
2
1; 5 10
3
G=hc 6; 707(10) 10
39
(GeV/c
2
)
2
1; 5 10
3
Stala Plancka
h
6; 626 068 76(52) 10
34
J s
7; 8 10
8
w eV s
4; 135 667 27(16) 10
15
eV s
3; 9 10
8
h=2
h
1; 054 571 596(82) 10
34
J s
7; 8 10
8
w eV s
6; 582 118 89(26) 10
16
eV s
3; 9 10
8
Masa Plancka (hc=G)
1=2
m
P
2; 1767(16) 10
8
kg
7; 5 10
4
dlugosc Plancka h=m
P
c = (hG=c
3
)
1=2
l
P
1; 6160(12) 10
35
m
7; 5 10
4
czas Plancka l
P
=c = (hG=c
5
)
1=2
t
P
5; 3906(40) 10
44
s
7; 5 10
4
ELEKTROMAGNETYCZNE
Ladunek elementarny
e
1; 602 176 462(63) 10
19
C
3; 9 10
8
e=h 2; 417 989 491(95) 10
14
A J
1
3; 9 10
8
Kwant strumienia magnetycznego h=2e
0
2; 067 833 636(81) 10
15
Wb
3; 9 10
8
Kwant przewodnosci 2e
2
=h
G
0
7; 748 091 696(28) 10
5
S
3; 7 10
9
odwrotnosc kwantu przewodnosci
G
1
0
12 906; 403 786(47)
3; 7 10
9
Stala Josephsona
a
2e=h
K
J
483 597; 898(19) 10
9
Hz V
1
3; 9 10
8
Stala von Klitzinga
b
h=e
2
=
0
c=2
R
K
25 812; 807 572(95)
3; 7 10
9
Magneton Bohra eh=2m
e
B
927; 400 899(37) 10
26
J T
1
4; 0 10
8
w eV T
1
5; 788 381 749(43) 10
5
eV T
1
7; 3 10
9
B
=h 13; 996 246 24(56) 10
9
Hz T
1
4; 0 10
8
B
=hc 46; 686 4521(19)
m
1
T
1
4; 0 10
8
B
=k 0; 671 7131(12)
K T
1
1; 7 10
6
Magneton j adrowy eh=2m
p
N
5; 050 783 17(20) 10
27
J T
1
4; 0 10
8
w eV T
1
3; 152 451 238(24) 10
8
eV T
1
7; 6 10
9
N
=h 7; 622 593 96(31)
MHz T
1
4; 0 10
8
N
=hc 2; 542 623 66(10) 10
2
m
1
T
1
4; 0 10
8
N
=k 3; 658 2638(64) 10
4
K T
1
1; 7 10
6
STALE ATOMOWE I J ADROWE
Ogolne
Stala struktury subtelnej e
2
=4
0
hc
7; 297 352 533(27) 10
3
3; 7 10
9
odwrotnosc stalej struktury subtelnej
1
137; 035 999 76(50)
3; 7 10
9
Stala Rydberga
2
m
e
c=2h
R
1
10 973 731; 568 549(83)
m
1
7; 6 10
12
R
1
c 3; 289 841 960 368(25) 10
15
Hz
7; 6 10
12
R
1
hc 2; 179 871 90(17) 10
18
J
7; 8 10
8
R
1
hc w eV
13,605 691 72(53)
eV
3; 9 10
8
Promien Bohra =4R
1
= 4
0
h
2
=m
e
e
2
a
0
0; 529 177 2083(19) 10
10
m
3; 7 10
9
3
Wielkosc
Symbol
Wartosc
Jednostka
Wzgledna
niepewnosc
standardowa
Energia Hartree e
2
=4
0
a
0
= 2R
1
hc
=
2
m
e
c
2
E
h
4; 359 743 81(34) 10
18
J
7; 8 10
8
w eV
27,211 3834(11)
eV
3; 9 10
8
Kwant cyrkulacji
h=2m
e
3; 636 947 516(27) 10
4
m
2
s
1
7; 3 10
9
h=m
e
7; 273 895 032(53) 10
4
m
2
s
1
7; 3 10
9
Elektroslabe
Stala sprzezenia Fermiego
c
G
F
=(hc)
3
1; 166 39(1) 10
5
GeV
2
8; 6 10
6
K at mieszania
oddzialywan slabych
d
W
sin
2
W
= s
2
W
1 (m
W
=m
Z
)
2
sin
2
W
0; 2224(19)
8; 7 10
3
Elektron, e
Masa elektronu
m
e
9; 109 381 88(72) 10
31
kg
7; 9 10
8
w u, m
e
= A
r
(e)u
(wzgledna masa atomowa elektronu u)
5; 485 799 110(12) 10
4
u
2; 1 10
9
rownowaznik energii
m
e
c
2
8; 187 104 14(64) 10
14
J
7; 9 10
8
w MeV
0; 510 998 902(21)
MeV
4; 0 10
8
Stosunek masy elektronu
do masy mionu
m
e
=m
4; 836 332 10(15) 10
3
3; 0 10
8
do masy taonu
m
e
=m
2; 875 55(47) 10
4
1; 6 10
4
do masy protonu
m
e
=m
p
5; 446 170 232(12) 10
4
2; 1 10
9
do masy neutronu
m
e
=m
n
5; 438 673 462(12) 10
4
2; 2 10
9
do masy deuteronu
m
e
=m
d
2; 724 437 1170(58) 10
4
2; 1 10
9
do masy cz astki alfa
m
e
=m
1; 370 933 5611(29) 10
4
2; 1 10
9
Stosunek ladunku do masy elektronu e=m
e
1; 758 820 174(71) 10
11
C kg
1
4; 0 10
8
Dlugosc fali Comptona h=m
e
c
C
2; 426 310 215(18) 10
12
m
7; 3 10
9
C
=2 = a
0
=
2
=4R
1
C
386; 159 2642(28) 10
15
m
7; 3 10
9
Klasyczny promien elektronu
2
a
0
r
e
2; 817 940 285(31) 10
15
m
1; 1 10
8
Przekroj czynny Thomsona (8=3)r
e
e
0; 665 245 854(15) 10
28
m
2
2; 2 10
8
Moment magnetyczny elektronu
e
928; 476 362(37) 10
26
J T
1
4; 0 10
8
stosunek do magnetonu Bohra
e
=
B
1; 001 159 652 1869(41)
4; 1 10
12
stosunek do magnetonu j adrowego
e
=
N
1 838; 281 9660(39)
2; 1 10
9
Anomalia momentu magnetycznego
elektronu j
e
j=
B
1
a
e
1; 159 652 1869(41) 10
3
3; 5 10
9
Czynnik g elektronu 2(1 + a
e
)
g
e
2; 002 319 304 3737(82)
4; 1 10
12
Stosunek momentu magnetycznego elektronu
do momentu magnetycznego
ujemnego mionu
e
=
206; 766 9720(63)
3; 0 10
8
do momentu magnetycznego protonu
e
=
p
658; 210 6875(66)
1; 0 10
8
do momentu magnetycznego
ekranowanego protonu
e
=
0
p
658; 227 5954(71)
1; 1 10
8
(H
2
O, w kuli, 25
C)
do momentu magnetycznego neutronu
e
=
n
960; 920 50(23)
2; 4 10
7
do momentu magnetycznego deuteronu
e
=
d
2 143; 923 498(23)
1; 1 10
8
do momentu magnetycznego
ekranowanego helionu
e
=
0
h
864; 058 255(10)
1; 2 10
8
(gaz, w kuli, 25
C)
Wspolczynnik giromagnetyczny
elektronu 2j
e
j=h
e
1; 760 859 794(71) 10
11
s
1
T
1
4; 0 10
8
e
=2 28 024; 9540(11)
MHz T
1
4; 0 10
8
Mion,
Masa mionu
m
1; 883 531 09(16) 10
28
kg
8; 4 10
8
w u, m
= A
r
()u
(wzgledna masa atomowa mionu u)
0; 113 428 9168(34)
u
3; 0 10
8
4
Wielkosc
Symbol
Wartosc
Jednostka
Wzgledna
niepewnosc
standardowa
rownowaznik energii
m
c
2
1; 692 833 32(14) 10
11
J
8; 4 10
8
w MeV
105; 658 3568(52)
MeV
4; 9 10
8
Stosunek masy mionu
do masy elektronu
m
=m
e
206; 768 2657(63)
3; 0 10
8
do masy taonu
m
=m
5; 945 72(97) 10
2
1; 6 10
4
do masy protonu
m
=m
p
0; 112 609 5173(34)
3; 0 10
8
do masy neutronu
m
=m
n
0; 112 454 5079(34)
3; 0 10
8
Comptona dlugosc fali mionu h=m
c
C;
11; 734 441 97(35) 10
15
m
2; 9 10
8
C;
=2
C;
1; 867 594 444(55) 10
15
m
2; 9 10
8
Moment magnetyczny mionu
4; 490 448 13(22) 10
26
J T
1
4; 9 10
8
stosunek do magnetonu Bohra
=
B
4; 841 970 85(15) 10
3
3; 0 10
8
stosunek do magnetonu j adrowego
=
N
8; 890 597 70(27)
3; 0 10
8
Anomalia momentu magnetycznego
mionu j
j=(eh=2m
) 1
a
1; 165 916 02(64) 10
3
5; 5 10
7
Czynnik g mionu 2(1 + a
)
g
2; 002 331 8320(13)
6; 4 10
10
Stosunek momentu magnetycznego mionu
do momentu magnetycznego protonu
=
p
3; 183 345 39(10)
3; 2 10
8
Taon,
Masa taonu
e
m
3; 167 88(52) 10
27
kg
1; 6 10
4
w u, m
= A
r
()u
(wzgledna masa atomowa taonu u)
1; 907 74(31)
u
1; 6 10
4
rownowaznik energii
m
c
2
2; 847 15(46) 10
10
J
1; 6 10
4
w MeV
1 777; 05(29)
MeV
1; 6 10
4
Stosunek masy taonu
do masy elektronu
m
=m
e
3 477; 60(57)
1; 6 10
4
do masy mionu
m
=m
16; 8188(27)
1; 6 10
4
do masy protonu
m
=m
p
1; 893 96(31)
1; 6 10
4
do masy neutronu
m
=m
n
1; 891 35(31)
1; 6 10
4
Comptona dlugosc fali taonu h=m
c
C;
0; 697 70(11) 10
15
m
1; 6 10
4
C;
=2
C;
0; 111 042(18) 10
15
m
1; 6 10
4
Proton, p
Masa protonu
m
p
1; 672 621 58(13) 10
27
kg
7; 9 10
8
w u, m
p
= A
r
(p)u
(wzgledna masa atomowa protonu u)
1; 007 276 466 88(13)
u
1; 3 10
10
rownowaznik energii
m
p
c
2
1; 503 277 31(12) 10
10
J
7; 9 10
8
w MeV
938; 271 998(38)
MeV
4; 0 10
8
Stosunek masy protonu
do masy elektronu
m
p
=m
e
1 836; 152 6675(39)
2; 1 10
9
do masy mionu
m
p
=m
8; 880 244 08(27)
3; 0 10
8
do masy taonu
m
p
=m
0; 527 994(86)
1; 6 10
4
do masy neutronu
m
p
=m
n
0; 998 623 478 55(58)
5; 8 10
10
Stosunek ladunku do masy protonu
e=m
p
9; 578 834 08(38) 10
7
C kg
1
4; 0 10
8
Comptona dlugosc fali protonu h=m
p
c
C;p
1; 321 409 847(10) 10
15
m
7; 6 10
9
C;p
=2
C;p
0; 210 308 9089(16) 10
15
m
7; 6 10
9
Moment magnetyczny protonu
p
1; 410 606 633(58) 10
26
J T
1
4; 1 10
8
stosunek do magnetonu Bohra
p
=
B
1; 521 032 203(15) 10
3
1; 0 10
8
stosunek do magnetonu j adrowego
p
=
N
2; 792 847 337(29)
1; 0 10
8
Czynnik g protonu 2
p
=
N
g
p
5; 585 694 675(57)
1; 0 10
8
Stosunek momentu magnetycznego protonu
do momentu magnetycznego neutronu
p
=
n
1; 459 898 05(34)
2; 4 10
7
5
Plik z chomika:
nikosia20
Inne pliki z tego folderu:
DSCF0043.JPG
(1965 KB)
DSCF0044.JPG
(1927 KB)
DSCF0045.JPG
(1949 KB)
DSCF0046.JPG
(704 KB)
DSCF0047.JPG
(701 KB)
Inne foldery tego chomika:
Chemia
Informatyka
kaska
prawo
Rys. techniczny
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin