In der Wissenschaft ist eine physikalische Konstante eine physikalische Größe, deren numerischer Wert festgelegt ist. Im Gegensatz zu einer mathematischen Konstante impliziert sie direkt eine physikalisch messbare Größe.
Bei den unten aufgeführten Werten handelt es sich um Werte, bei denen festgestellt wurde, dass sie konstant und unabhängig von den verwendeten Parametern erscheinen und die Theorie daher eine wirklich konstante Annahme annimmt .
Dimensionslose Konstanten wie die Feinstrukturkonstante hängen nicht vom verwendeten Gewichtungs- und Maßsystem ab. Die anderen hätten offensichtlich unterschiedliche Werte in unterschiedlichen Systemen. Systeme (z. B. Plancksche Einheiten ) wurden vorgeschlagen, um so viele Konstanten wie möglich auf 1 zu setzen, waren jedoch noch nicht sehr erfolgreich.
Die Zahl in Klammern gibt die Unsicherheit über die letzte signifikante Ziffer an. Beispielsweise :
Name Constant |
Symbol | Ursprung | Numerischer Wert | Relative Unsicherheit |
---|---|---|---|---|
Lichtgeschwindigkeit in der Leere | c (oder c 0 ) |
299 792 458 m s −1 |
Genau (Definition des Zählers) |
|
Magnetische Durchlässigkeit des Vakuums | μ 0 | 4π × 10 -7 kg ⋅m⋅ A -2 ⋅s -2 (oder H ⋅m -1 ) 1.256 637 061 4… × 10 −6 kg m A −2 s −2 |
Genau (Definition von Ampere) |
|
Dielektrische Permittivität des Vakuums | ε 0 | 8,854 187 817… × 10 –12 A 2 s 4 kg –1 m –3 (oder F ⋅ m –1 ) | Genau | |
Charakteristische Vakuumimpedanz | Z 0 | 376.730 313 461… kg m 2 A −2 s −3 | Genau | |
Planck-Konstante | Gemessen | 6,626 070 040 (81) × 10 –34 kg m 2 s –1 (oder J ⋅ s ) | 1,2 × 10 –8 | |
Reduzierte Planck-Konstante | ℏ | 1,054 571 800 (13) × 10 –34 kg m 2 s –1 | 1,2 × 10 –8 |
Name Constant |
Symbol | Numerischer Wert | Relative Unsicherheit |
---|---|---|---|
Häufigkeit des hyperfeinen Übergangs des Grundzustands des ungestörten Cäsium- 133- Atoms | ∆ ν Cs | 9 192 631 770 Hz |
Genau (definiert die zweite) |
Lichtgeschwindigkeit in der Leere | vs. | 299 792 458 m s −1 |
Genau (definiert den Zähler) |
Planck-Konstante | 6,626 070 15 × 10 –34 kg m 2 s –1 (oder J ⋅ s ) | Genau (definiert das Kilogramm) |
|
Grundgebühr | e | 1,602 176 634 × 10 –19 A s | Genau (definiert Ampere) |
Boltzmann-Konstante | k | 1,380 649 × 10 –23 J K –1 | Genau (definiert den Kelvin) |
Nummer von Avogadro | 6,022 140 76 × 10 23 mol –1 | Genau (definiert den Maulwurf) |
Diese am 20. Mai 2019 festgelegten Konstanten definieren wiederum die sieben Grundeinheiten des Internationalen Einheitensystems ( Sekunde , Meter , Kilogramm , Ampere , Kelvin , Maulwurf und Candela ). Diese neuen Definitionen verbessern den SI, ohne den Wert der Einheiten zu ändern.
Name Constant |
Symbol | Ursprung | Numerischer Wert |
Relative Unsicherheit |
---|---|---|---|---|
Grundgebühr | e | 1,602 176 634 × 10 –19 A s | Per Definition | |
Feinstrukturkonstante | α | Gemessen | 7,297 352 569 3 (11) × 10 –3 | 1,5 × 10 –10 |
Vakuumpermeabilität | μ 0 | 1,256 637 062 12 (19) × 10 –6 kg m A –2 s –2 | 1,5 x 10 –10 | |
Dielektrische Permittivität des Vakuums | ε 0 | 8,854 187 812 8 (13) × 10 –12 kg –1 m –3 A 2 s 4 | 1,5 x 10 –10 | |
Coulomb-Konstante | κ | 8,987 551 792 3 (15) × 10 9 kg m 3 A –2 s –4 | 1,5 x 10 –10 | |
Charakteristische Vakuumimpedanz | Z 0 | 376,730 313 668 (57) kg m 2 A –2 s –3 | 1,5 x 10 –10 | |
Von Klitzing Konstante | R K. | 25,812 807 459 ... × 10 3 kg m 2 A –2 s –3 | Genau | |
Leitfähigkeitsquantum | G 0 | 7,748 091 729 86 ... × 10 –5 S. | Genau | |
Josephson-Konstante | K J. | 4,835 978 484 ... × 10 14 kg –1 m –2 A s 2 | Genau | |
Magnetflussquant | Φ 0 | 2,067 833 848 46 ... × 10 –15 Wb | Genau | |
Bohr Magneton | μ B. | 9,274 010 078 3 (28) × 10 –24 A m 2 | 3,0 × 10 –10 | |
Kernmagneton | μ N. | 5,050 783 746 1 (15) × 10 –27 A m 2 | 3,1 × 10 –10 |
Name Constant |
Symbol | Ursprung | Numerischer Wert |
Relative Unsicherheit |
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konstante Gravitation |
G | Gemessen | 6,674 30 (15) × 10 –11 m 3 kg –1 s –2 | 2,2 × 10 –5 |
Normale Erdbeschleunigung auf Meereshöhe |
g 0 | Konvention | 9.806 65 m s −2 | Per Definition |
Name Constant |
Symbol | Ursprung | Numerischer Wert |
Relative Unsicherheit |
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Temperatur des Tripelpunktes von Wasser | T 0 | Gemessen | 273,16 K. | 3,7 × 10 –7 |
Standarddruck der Atmosphäre | Geldautomat | Konvention | 101 325 Pa | Per Definition |
Nummer von Avogadro | N A oder L. | Maulwurfsdefinition | 6,022 140 76 × 10 23 mol –1 | Genau |
Ideale Gaskonstante | R oder R 0 | 8.314 462 618 ... J K −1 mol −1 | Genau | |
Boltzmann-Konstante | k oder k B. | Kelvin-Definition | 1,380 649 × 10 –23 J K –1 | Genau |
Faradaysche Konstante | F. | 96 485.332 12 ... C mol −1 | Genau | |
Molvolumen eines idealen Gases , p = 101,325 kPa, T = 273,15 K. |
V 0 | 22,413 962 54 ... × 10 –3 m 3 mol –1 | Genau | |
Atomare Masseneinheit | uma | 1,660 539,066 60 (50) × 10 –27 kg | 3,0 × 10 –10 | |
Erste Strahlungskonstante | 3,741 771 852 ... × 10 –16 W m 2 | Genau | ||
für spektrale Strahlung | 1,191 042 972 ... × 10 –16 W m 2 sr –1 | Genau | ||
Zweite Strahlungskonstante | 1,438 776 877 ... × 10 –2 m K. | Genau | ||
Stefan-Boltzmann-Konstante | σ | 5,670 374 419 ... × 10 –8 W m –2 K –4 | Genau | |
Wien konstant | oder σ w | 00002,897 771 955 ... × 10 –3 m K. | Genau | |
Loschmidt-Konstante | N L. | 2,686 780 951 ... × 10 25 m –3 | Genau |
Name Constant |
Symbol | Ursprung | Numerischer Wert |
Relative Unsicherheit |
---|---|---|---|---|
Rydberg-Konstante | R ∞ | 1,097 373 156 816 0 (21) × 10 7 m –1 | 1,9 × 10 –12 | |
Hartree Energy | E H. | 4,359 744 722 207 1 (85) × 10 –18 J. | 1,9 × 10 –12 | |
Zirkulationsquantum | 3,636 947 551 6 (11) × 10 –4 m 2 s –1 | 3,0 × 10 –10 | ||
Bohrradius | bei 0 | 5,291 772 109 03 (80) × 10 –11 m | 1,5 × 10 –10 | |
Compton-Wellenlänge für das Elektron |
λ C. | 2,426 310 238 67 (73) × 10 –12 m | 3,0 × 10 –10 | |
Compton- Radius für das Elektron |
R C. | 3,861 592 679 6 (12) × 10 –13 m | 3,0 × 10 –10 | |
Klassischer Radius des Elektrons |
r e | 2,817 940 326 2 (13) × 10 –15 m | 4,5 × 10 –10 | |
Proton Masse | m p | Gemessen | 1,672 621 923 69 (51) × 10 –27 kg | 3,1 × 10 –10 |
Proton Energie | Berechnung | 938,272 088 16 (29) MeV | 3,1 × 10 –10 | |
Neutron Masse | m n | Gemessen | 1,674 927 498 04 (95) × 10 –27 kg | 5,7 × 10 –10 |
Neutronenenergie | Berechnung | 939,565 420 52 (54) MeV | 5,7 × 10 –10 | |
Masse des Elektrons | m e | Gemessen | 9,109 383 701 5 (28) × 10 –31 kg | 3,0 × 10 –10 |
Muon Masse | m μ | Gemessen | 1,883 531 627 (42) × 10 –28 kg | 2,2 × 10 –8 |
Streitkolben des Maulwurfs | m τ | Gemessen | 3,167 54 (21) × 10 –27 kg | 6,8 × 10 –5 |
Z ° Bosonen Masse | m Z ° | Gemessen | 1,625 567 (38) × 10 –25 kg | 2,3 × 10 –5 |
W - Boson Masse | m W. | Gemessen | 1,432 89 (22) × 10 –25 kg | 1,5 × 10 –4 |
Die Zahl in Klammern gibt die Unsicherheit der letzten Ziffern an. Zum Beispiel: 6,673 (10) × 10 –11 bedeutet 6,673 × 10 –11 ± 0,010 × 10 –11
Name Constant |
Symbol | Ursprung | Numerischer Wert |
Relative Unsicherheit |
---|---|---|---|---|
Planck-Konstante | 6,626 070 15 × 10 –34 kg m 2 s –1 (oder J ⋅ s ) | Genau | ||
Reduzierte Planck-Konstante | ℏ | 1,054 571 817 ... × 10 –34 kg m 2 s –1 | Genau | |
Planck-Masse | m P. | 2,176,434 (24) × 10 –8 kg | 1,1 × 10 –5 | |
Planck-Länge | l P. | 1,616 255 (18) × 10 –35 m | 1,1 × 10 –5 | |
Planck-Zeit | t P. | 5,391 247 (60) × 10 –44 s | 1,1 × 10 –5 | |
Planck-Temperatur | T P. | 1,416 784 (16) × 10 32 K. | 1,1 × 10 –5 | |
Planck Gebühr | Q P. | 1,875 546 037 78 (15) × 10 –18 C. | 8 × 10 –11 | |
Planck-Kraft | F P. | 1,210 256 (28) × 10 44 N. | 2,3 × 10 –5 | |
Planck-Energie | E P. | 1,956,082 (23) × 10 9 J. | 1,2 × 10 –5 | |
Planck-Kraft | P P. | 3,628 255 (82) × 10 52 W. | 2,3 × 10 –5 |
Um die Kalibrierung der Ampere Basiseinheit des Internationalen Systems (SI), genauer, die zu machen 18 th 1988 Generalkonferenz für Maß und Gewicht (GFCM) verabschiedete die „exakte“ Werte von Klitzing und Josephson - Konstanten :
R K = h / e 2 ≤ 2,581 280 7 × 10 4 Ω (CIPM (1988) Empfehlung 2, PV 56; 20)
K J - 1 = 2e / h ≤ 4,835 979 × 10 14 Hz / V (CIPM (1988) Empfehlung 1, PV 56; 19)
Der Beratende Ausschuss für Elektrizität (CCE) erklärte jedoch: „Die Empfehlungen 1 (CI-1988) und 2 (CI-1988) stellen keine Neudefinition von SI-Einheiten dar. Die gemäß Konvention zugelassenen Werte von K J und R K können nicht für die Definition von Volt und Ohm verwendet werden, dh für Einheiten der elektromotorischen Kraft und des elektrischen Widerstands des Internationalen Einheitensystems. Andernfalls hätte die Konstante µ 0 keinen genau definierten Wert mehr, wodurch die Definition des Ampere null und nichtig würde, und die elektrischen Einheiten wären mit der Definition des Kilogramms und der daraus abgeleiteten Einheiten nicht kompatibel. ""
Ungeachtet dessen ist es möglich, das Kilogramm, bisher die einzige Basiseinheit des SI, die noch durch einen physikalischen Standard definiert ist (und daher der einzige im System verbleibende "Freiheitsgrad" ist), aus den exakten Werten neu zu definieren Von von Klitzing- und Josephson-Konstanten. Wenn wir dies zugeben, erhalten eine ganze Reihe physikalischer Konstanten als Ergebnis genaue Werte.
Die Definition des Kilogramms wäre dann:
"Die Masse, die auf genau 2 × 10 –7 m / s 2 beschleunigt würde, wenn sie der Kraft pro Meter zwischen zwei parallelen, geradlinigen Leitern unendlicher Länge mit vernachlässigbarem Kreisquerschnitt und einem Abstand von 1 Meter l ausgesetzt würde einander in einem Vakuum, durch das ein konstanter elektrischer Strom von genau 6.241.509.629.152.650.000 Elementarladungen pro Sekunde fließen würde. ""
Wir schließen dann, dass das Ampere genau 6.241.509.629.152.650.000 Elementarladungen pro Sekunde entspricht. Der Wert der Planckschen Konstante ergibt sich auch aus diesen exakten Werten sowie dem der Feinstrukturkonstante .