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。

以下に示す数値で特記のないものは科学技術データ委員会(CODATA)が推奨する値であり[1]2015年6月25日に"2014 CODATA recommended values"として発表されたものである[2]

以下の表の「値」の列における括弧内の数値は標準不確かさを示す。例えば 6.67408(31)×10−11 は、6.67408±0.00031×10−11 という意味である。

普遍定数[編集]

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 ×10−7 N A−2
= 12.566 370 614...×10−7 N A−2
真空の誘電率 \varepsilon_0=\frac{1}{\mu_0c^2} 8.854 187 817...×10−12 F m−1
真空のインピーダンス Z_0=\mu_0c 376.730 313 461... Ω
万有引力定数 G 6.67408(31)×10−11 N m2 kg−2 4.7×10−5
プランク定数 h 6.626070040(81)×10−34 J s 1.2×10−8
ディラック定数 \hbar=\frac{h}{2\pi} 1.054571800(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 1.6021766208(98)×10−19 C 6.1×10−9
\frac{e}{h} 2.417989262(15)×1024 A J−1
磁束量子 \Phi_0=\frac{h}{2e} 2.067833831(13)×10−15 Wb 6.1×10−9
コンダクタンス量子英語版 G_0=\frac{2e^2}{h} 7.7480917310(18)×10−5 S 2.3×10−10
抵抗量子 R_0=\frac{h}{2e^2} 12,906.4037278(29) Ω
ジョセフソン定数 K_\text{J}=\frac{2e}{h} 483,597.8525(30)×109 Hz V−1 6.1×10−9
フォン・クリッツィング定数 R_\text{K}=\frac{h}{e^2} 25,812.8074555(59) Ω 2.3×10−10
ボーア磁子 \mu_\text{B}=\frac{e\hbar}{2m_\text{e}} 927.4009994(57)×10−26 J T−1 6.2×10−9
核磁子 \mu_\text{N}=\frac{e\hbar}{2m_\text{p}} 5.050783699(31)×10−27 J T−1 6.2×10−9

原子・核物理学の定数[編集]

記号 値(SI) 相対標準不確かさ
微細構造定数 \alpha=\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\hbar c} 7.2973525664(17)×10−3 2.3×10−10
\alpha^{-1} 137.035999139(31)
リュードベリ定数 R_\infty=\frac{\alpha^2m_\text{e}c}{2h} 10,973,731.568508(65) m−1 5.9×10−12
ボーア半径 a_0=\frac{\alpha}{4\pi R_\infty} 0.52917721067(12)×10−10 m 2.3×10−10
ハートリーエネルギー E_\text{h}=2R_\infty hc 4.359744650(54)×10−18 J 1.2×10−8
循環量子 \frac{h}{2m_\text{e}} 3.6369475486(17)×10−4 m2 s−1 4.5×10−10

電子及び核子[編集]

電子に関わる物理定数
記号 値(SI) 相対標準不確かさ
質量 m_\text{e} 9.10938356(11)×10−31 kg 1.2×10−8
コンプトン波長 \lambda_\text{e}=\frac{h}{m_\text{e}c} 2.4263102367(11)×10−12 m 4.5×10−10
古典電子半径英語版 r_\text{e}=\alpha^2a_0 2.8179403227(19)×10−15 m 6.8×10−10
トムソン断面積英語版 \sigma_\text{e}=\frac{8\pi}{3}r_\text{e}^2 0.66524587158(91)×10−28 m2 1.4×10−9
磁気モーメント \mu_\text{e} 928.4764620(57)×10−26 J T−1 6.2×10−9
g因子 g_\text{e}=\frac{2\mu_\text{e}}{\mu_\text{B}} −2.002 319 304 361 82(52) 2.6×10−13
異常磁気モーメント a_\text{e}=\frac{|g_\text{e}|}{2}-1 1.15965218091(26)×10−3 2.3×10−10
磁気回転比 \gamma_\text{e}=\frac{2|\mu_\text{e}|}{\hbar} 1.760859644(11)×1011 s−1 T−1 6.2×10−9
陽子に関わる物理定数
記号 値(SI) 相対標準不確かさ
質量 m_\text{p} 1.672621898(21)×10−27 kg 1.2×10−8
コンプトン波長 \lambda_\text{p}=\frac{h}{m_\text{p}c} 1.32140985396(61)×10−15 m 4.6×10−10
磁気モーメント \mu_\text{p} 1.4106067873(97)×10−26 J T−1 6.9×10−9
g因子 g_\text{p}=\frac{2\mu_\text{p}}{\mu_\text{N}} 5.585694702(17) 3.0×10−9
磁気回転比 \gamma_\text{p}=\frac{2\mu_\text{p}}{\hbar} 2.675221900(18)×108 s−1 T−1 6.9×10−9
遮蔽された磁気モーメント[* 1] \mu'_\text{p} 1.410570547(18)×10−26 J T−1 1.3×10−8
\frac{\mu'_\text{p}}{\mu_\text{B}} 1.520993128(17)×10−3 1.1×10−8
遮蔽された磁気回転比[* 1] \gamma'_\text{p}=\frac{2\mu'_\text{p}}{\hbar} 2.675153171(33)×108 s−1 T−1 1.3×10−8
\frac{\gamma'_\text{p}}{2\pi} 42.57638507(53) MHz T−1
  1. ^ a b H2O 中, 球, 25℃
中性子に関わる物理定数
記号 値(SI) 相対標準不確かさ
質量 m_\text{n} 1.674927471(21)×10−27 kg 1.2×10−8
コンプトン波長 \lambda_\text{n}=\frac{h}{m_\text{n}c} 1.31959090481(88)×10−15 m 6.7×10−10
磁気モーメント \mu_\text{n} 0.96623650(23)×10−26 J T−1 2.4×10−7
g因子 g_\text{n}=\frac{2\mu_\text{n}}{\mu_\text{N}} 3.82608545(90) 2.4×10−7
磁気回転比 \gamma_\text{n}=\frac{2|\mu_\text{n}|}{\hbar} 1.83247172(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 値(SI) 相対標準不確かさ
フェルミ結合定数 \frac{G_\text{F}}{(\hbar c)^3} 1.1663787(6)×10−5 GeV−2 5.0×10−7
弱混合角 \sin^2\theta_\text{W} 0.23126(5) 2.2×10−4

物理化学の定数[編集]

記号 値(SI) 相対標準不確かさ
ボルツマン定数 k 1.38064852(79)×10−23 J K−1 5.7×10−7
アボガドロ定数 N_\text{A}, L 6.022140857(74)×1023 mol−1 1.2×10−8
原子質量定数
統一原子質量単位
m_\text{u}= 1~\text{u} 1.660539040(20)×10−27 kg 1.2×10−8
ファラデー定数 F=N_\text{A}e 96,485.33289(59) C mol−1 6.2×10−9
モルプランク定数 N_\text{A}h 3.9903127110(18)×10−10 J s mol−1 4.5×10−10
モル気体定数 R=N_\text{A}k 8.3144598(48) J K−1 mol−1 5.7×10−7


理想気体に関わる物理定数
記号 値(SI) 相対標準不確かさ
理想気体のモル体積 V_\text{m}=\frac{RT}{p} 22.710947(13)×10−3 m3 mol−1 [† 1] 5.7×10−7
22.413962(13)×10−3 m3 mol−1 [† 2]
ロシュミット数 n_0=\frac{N_\text{A}}{V_\text{m}} 2.6516467(15)×1025 m−3 [† 1] 5.7×10−7
2.6867811(15)×1025 m−3 [† 2]
ザックール=テトローデ定数 \frac{S_0}{R}=\frac{5}{2}+\ln\left[\left(\frac{2\pi m_\text{u} kT}{h^2}\right)^{\frac{3}{2}}\frac{kT}{p}\right] −1.1517084(14) [† 3] 1.2×10−6
−1.1648714(14) [† 4] 1.2×10−6
  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
黒体輻射に関わる物理定数
記号 値(SI) 相対標準不確かさ
シュテファン=ボルツマン定数 \sigma=\frac{\pi^2}{60}\frac{k^4}{\hbar^3c^2} 5.670367(13)×10−8 W m−2 K−4 2.3×10−6
第一放射定数 c_1=2\pi hc^2 3.741771790(46)×10−16 W m2 1.2×10−8
第一放射定数
分光放射輝度
c_{1L}=2hc^2 1.191042953(15)×10−16 W m2 sr−1
第二放射定数 c_2=\frac{hc}{k} 1.43877736(83)×10−2 m K 5.7×10−7
ウィーンの変位則定数 \begin{align} b &=\lambda_\text{max} T \\ &=c_2/4.965~114~231\ldots\end{align} 2.8977729(17)×10−3 m K
\begin{align}b'&=\nu_\text{max}/T \\ &=2.821~439~372\ldots c/c_2\end{align} 5.8789237(34)×1010 Hz K−1

協定値[編集]

記号 値(SI) 相対標準不確かさ
ジョセフソン定数の協定値[‡ 1] 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[‡ 2] R_\text{K-90} 25,812.807 Ω
炭素12の相対質量 A_\text{r}(^{12}\text{C}) 12
モル質量定数 M_\text{u} 1×10−3 kg mol−1
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
標準重力加速度 g_n 9.80665 m s−2
標準状態圧力 100,000 Pa
標準大気圧 1~\text{atm} 101,325 Pa
セルシウス 0度 0^\circ\text{C} 273.15 K
  1. ^ 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。
  2. ^ 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。

プランク単位[編集]

これらの単位は他の物理定数の中から恣意的に幾つかの定数を選んで便宜上 c=G=\hbar=k=1 とおくプランク単位系で使用される基本単位であり、何らかの方程式の中で係数としての意味を持つ様な他の物理定数とは厳密に言えば性質は異なるが、CODATAより他の物理定数とともに普遍定数の項目で発表されているのでここにも載せておく。

記号 相対標準不確かさ
プランク質量 m_\text{P}=\sqrt{\frac{\hbar c}{G}} 2.176470(51)×10−8 kg 2.3×10−5
プランクエネルギー E_\text{P}=m_\text{P}c^2 1.220910(29)×1019 GeV
\approx 1.9561×109 J
プランク温度 T_\text{P}=\frac{E_\text{P}}{k}\left(=\sqrt{\frac{\hbar c^5}{Gk^2}}\right) 1.416808(33)×1032 K
プランク長 \ell_\text{P}=\frac{\hbar c}{E_\text{P}}\left(=\frac{\hbar}{m_\text{P}c}=\sqrt{\frac{\hbar G}{c^3}}\right) 1.616229(38)×10−35 m
プランク時間 t_\text{P}=\frac{\hbar}{E_\text{P}}\left(=\frac{\ell_\text{P}}{c}=\sqrt{\frac{\hbar G}{c^5}}\right) 5.39116(13)×10−44 s

※()内の式はCODATAによる定義式

脚注[編集]

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関連項目[編集]

外部リンク[編集]