物理定数

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物理定数(ぶつりていすう、ぶつりじょうすう)とは、値が変化しない物理量のことである。プランク定数や万有引力定数、アボガドロ数などは非常に有名なものである。例えばプランク長は物理的に最も短い距離であり、光速はこの世で最も速いスピードである。さらに、光子と電子の相互作用を具体化する微細構造定数のような無次元量もある。

以下に示す数値は、いずれも科学技術データ委員会(CODATA)が推奨するものである[1]

(注)CODATAは、2011年6月2日に第6.0版を「2010CODATA」として発表した[2]。以下の一覧表は、その多くが2006CODATAのものであり、最新の数値が必要な場合は、こちら[1]に記載の数値を使うべきである。

普遍定数[編集]

以下、括弧内の数値は標準不確かさを示す。例えば、6.673 84(80)×10−11は、6.673 84×10−11 ± 0.000 80×10−11 という意味である。

記号 相対標準不確かさ
真空中の光速 c,c_0 299 792 458 m·s-1 定義値
真空の透磁率 \mu_0 4π × 10-7 N·A-2
= 12.566 370 614... × 10-7 N·A-2
真空の誘電率 \epsilon_0=1/(\mu_0c^2) 8.854 187 817... × 10-12F·m-1
真空のインピーダンス Z_0=\mu_0c 376.730 313 461... Ω
クーロン定数 1/(4\pi\epsilon_0) 8.987 551 787... × 109 N·m2C-2
万有引力定数 G 6.673 84(80) × 10-11N·m2/kg2 1.2 × 10-4
プランク定数 h 6.626 069 57(29) × 10-34 J·s 4.4 × 10-8
ディラック定数 \hbar=h/(2\pi) 1.054 571 726(47) × 10-34 J·s

電磁気学の定数[編集]

記号 値(SI単位) 相対標準不確かさ
電気素量 e 1.602 176 565(35) × 10-19 C 2.2 × 10-8
e/h 2.417 989 348(53) × 1014 A J-1
磁束量子 \phi_0=h/2e 2.067 833 758(46) × 10-15 Wb 2.2 × 10-8
コンダクタンス量子 G_0=2e^2/h 7.748 091 7346(25) × 10-5 S 3.2 × 10-10
抵抗量子 R_0=h/2e^2 12 906.403 7217(42) Ω
ジョセフソン定数 K_\text{J}=2e/h 483 597.870(11) × 109 Hz· V-1 2.2 × 10-8
フォン・クリッツィング定数 R_\text{K}=h/e^2 25 812.807 4434(84) Ω 3.2 × 10-10
ボーア磁子 \mu_\text{B}=e\hbar/2m_\text{e} 927.400 968(20) × 10-26 J·T-1 2.2 × 10-8
核磁子 \mu_\text{N}=e\hbar/2m_\text{p} 5.050 783 53(11) × 10-27 J·T-1 2.2 × 10-8

原子・核物理学の定数[編集]

記号 値(SI単位) 相対標準不確かさ
微細構造定数 \alpha=e^2/(4\pi\epsilon_0\hbar c) 7.297 352 5698(24) × 10-3 3.2 × 10-10
\alpha^{-1} 137.035 999 074(44)
リュードベリ定数 R_\infty=\alpha^2m_\text{e}c/2h 10 973 731.568 539(55) m-1 5.0 × 10-12
ボーア半径 a_0=\alpha/4\pi R_\infty 0.529 177 210 92(17) × 10-10 m 3.2 × 10-10
ハートリーエネルギー E_\text{h}=2R_\infty hc 4.359 744 34(19) × 10-18 J 4.4 × 10-8
quantum of circulation h/2m_\text{e} 3.636 947 5520(24) × 10-4 m2 s-1 6.5 × 10-10

電子及び核子[編集]

電子に関わる物理定数
記号 相対標準不確かさ
質量 m_\text{e} 9.109 382 91(40) ×10−31 kg 4.4 ×10−8
コンプトン波長 \lambda_\text{e}=h/m_\text{e}c 2.426 310 2389(16) ×10−12 m 6.5 ×10−10
古典電子半径 r_\text{e}=\alpha^2a_0 2.817 940 3267(27) ×10−15 m 9.7 ×10−10
トムソン断面積 \sigma_\text{e}=(8\pi/3)r_\text{e}^2 0.665 245 8734(13) ×10−28 m2 1.9 ×10−9
磁気モーメント \mu_\text{e} -928.476 430(21) ×10−26 J T-1 2.2 ×10−8
g因子 g_\text{e}=2\mu_\text{e}/\mu_\text{B} -2.002 319 304 361 53(53) 2.6 ×10−13
異常磁気モーメント a_\text{e}=|g_\text{e}|/2-1 1.159 652 180 76(27) ×10−3 2.3 ×10−10
磁気回転比 \gamma_\text{e}=2|\mu_\text{e}|/\hbar 1.760 859 708(39) ×10−11 s-1 T-1 2.2 ×10−8
陽子に関わる物理定数
記号 相対標準不確かさ
質量 m_\text{p} 1.672 621 777(74) ×10−27 kg 4.4 ×10−8
コンプトン波長 \lambda_\text{p}=h/m_\text{p}c 1.321 409 856 23(94) ×10−15 m 7.1 ×10−10
磁気モーメント \mu_\text{p} 1.410 606 743(33) ×10−26 J T-1 2.4 ×10−8
g因子 g_\text{p}=2\mu_\text{p}/\mu_\text{N} 5.585 694 713(46) 8.2 ×10−9
磁気回転比 \gamma_\text{p}=2\mu_\text{p}/\hbar 2.675 222 005(63) ×108 s-1 T-1 2.4 ×10−8
遮蔽された磁気モーメント[* 1] \mu'_\text{p} 1.410 570 499(35) ×10−26 J T-1 2.5 ×10−8
\mu'_\text{p}/\mu_\text{B} 1.520 993 128(17) ×10−3 1.1 ×10−8
遮蔽された磁気回転比[* 1] \gamma'_\text{p}=2\mu'_\text{p}/\hbar 2.675 153 268(66) ×108 s-1 T-1 2.5 ×10−8
\gamma'_\text{p}/2\pi 42.576 3866(10) MHz T-1
  1. ^ a b H2O 中, 25℃
中性子に関わる物理定数
記号 相対標準不確かさ
質量 m_\text{n} 1.674 927 351(74) ×10−27 kg 4.4 ×10−8
コンプトン波長 \lambda_\text{n}=h/m_\text{n}c 1.319 590 9068(11) ×10−15 m 8.2 ×10−10
磁気モーメント \mu_\text{n} -0.966 236 47(23) ×10−26 J T-1 2.4 ×10−7
g因子 g_\text{n}=2\mu_\text{n}/\mu_\text{N} -3.826 085 45(90) 2.4 ×10−7
磁気回転比 \gamma_\text{n}=2|\mu_\text{n}|/\hbar 1.832 471 79(43) ×108 s-1 T-1 2.4 ×10−7

電弱理論[編集]

この節の値はParticle Data Groupによる。

記号 相対標準不確かさ
フェルミ結合定数 G_\text{F}/(\hbar c)^3 1.166 378 7(6)×10−5 GeV-2 5.0×10−7
ワインバーグ角 \sin^2\theta_\text{W} 0.231 26(5) 2.2×10−4

物理化学の定数[編集]

記号 値(SI単位) 相対標準不確かさ
アボガドロ定数 N_\text{A}, L 6.02214129(27)×1023 mol−1 4.4×10−8
原子質量単位
(統一原子質量単位)
m_\text{u}= 1~\text{u} 1.660538921(73)×10−27 kg 4.4×10−8
ファラデー定数 F=N_\text{A}e 96,485.3365(21) C mol−1 2.2×10−8
モルプランク定数 N_\text{A}h 3.9903127176(28)×10−10 J s mol−1 7.0×10−10
気体定数 R 8.3144621(75) J K−1 mol−1 9.1×10−7
ボルツマン定数 k=R/N_\text{A} 1.3806488(13)×10−23 J K−1 9.1×10−7
理想気体のモル体積 V_\text{m}=RT/p 22.710953(21)×10−3 m3 mol−1 [† 1] 9.1×10−7
22.413968(20)×10−3 m3 mol−1 [† 2]
ロシュミット定数 n_0=N_\text{A}/V_\text{m} 2.6516462(24)×1025 m−3 [† 1] 9.1×10−7
2.6867805(24)×1025 m−3 [† 2]
ザックール=テトローデ定数 \begin{align}
 &S_0/R=\tfrac{5}{2} \\
 &+\ln\Bigl[(2\pi m_\text{u} kT/h^2)^{3/2} kT/p \Bigr]
\end{align} −1.1517078(23) [† 3] 2.0×10−6
−1.1648708(23) [† 4] 1.9×10−6
シュテファン=ボルツマン定数 \sigma=(\pi^2/60)k^4/\hbar^3c^2 5.670373(21)×10−8 W m−2 K−4 3.6×10−6
第一放射定数 c_1=2\pi hc^2 3.74177153(17)×10−16 W m2 4.4×10−8
第一放射定数
分光放射輝度
c_{1L}=2hc^2 1.191042869(53)×10−16 W m2 sr−1 4.4×10−8
第二放射定数 c_2=hc/k 1.4387770(13)×10−2 m K 9.1×10−7
ウィーンの変位則定数 b=c_2/4.965~114~231\ldots 2.8977721(26)×10−3 m K 9.1×10−7
b'=2.821~439~372\ldots c/c_2 5.8789254(53)×1010 Hz K−1
  1. ^ a b 温度 T = 273.15 K, 圧力 p = 100 kPa における値
  2. ^ a b 温度 T = 273.15 K, 圧力 p = 101.325 kPa における値
  3. ^ 温度 T = 1 K, 圧力 p = 100 kPa における値
  4. ^ 温度 T = 1 K, 圧力 p = 101.325 kPa における値

協定値[編集]

記号 値(SI単位) 相対標準不確かさ
ジョセフソン定数の協定値[3] K_\text{J-90} 483 597.9 GHz V-1 定義値
フォン・クリッツィング定数の協定値[4] R_\text{K-90} 25 812.807 Ω 定義値
炭素12の相対質量 A_\text{r}(^{12}\text{C}) 12 定義値
モル質量定数 M_\text{u} 1 × 10-3 kg · mol-1 定義値
炭素12モル質量 M(^{12}\text{C}) = A_\text{r}(^{12}\text{C}) M_\text{u} 12 ×10−3 kg mol-1 定義値
標準重力加速度 g_n 9.806 65 m s-2 定義値
標準状態圧力 100 000 Pa 定義値
標準大気圧 1~\text{atm} 101 325 Pa 定義値
セルシウス 0度 0^\circ\text{C} 273.15 K 定義値


脚注[編集]

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  1. ^ a b NIST
  2. ^ Constants bibliography
  3. ^ この値は、ジョセフソン効果を利用してボルトの値を現示するために国際的に採択されたものである。
  4. ^ この値は、量子ホール効果を利用してオームの値を現示するために国際的に採択されたものである。

参考文献[編集]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]