Stałe fizyczne

Stała fizyczna (łac. constans) – wielkość fizyczna, która nie zmienia się w czasie i przestrzeni.

Podstawowe stałe fizyczne

Nazwa stałej	Symbol	Wartość	Jednostka	${\displaystyle u_{r}}$*	Źródło
Stałe uniwersalne
Prędkość światła w próżni	${\displaystyle c}$	299 792 458	m·s−1	(dokładnie)	[1]
Stała magnetyczna[2][3]	${\displaystyle \mu _{0}}$	4π·10−7 = 1,256 637 062 12(19) ·10−6	N·A−2	1,5·10−10	[4]
Stała elektryczna[5][3]	${\displaystyle \varepsilon _{0}}$	107/4πc² = 8,854 187 8128(13)·10−12	F·m−1	1,5·10−10	[6]
Impedancja właściwa próżni	${\displaystyle Z_{0}}$	376,730 313 668(57)	Ω	1,5·10−10	[7]
Stała grawitacji	${\displaystyle G}$	6,674 30(15)·10−11	m3·kg−1·s−2	2,2·10−5	[8]
Stała Plancka	${\displaystyle h}$	6,626 070 15·10−34	J·s	(dokładnie)	[9]
		4,135 667 696·10−15	eV·s	(dokładnie)	[10]
Zredukowana stała Plancka	${\displaystyle \hbar }$	1,054 571 817·10−34	J·s	(dokładnie)	[11]
		6,582 119 569·10−16	eV·s	(dokładnie)	[12]
Masa Plancka	${\displaystyle m_{p}}$	2,176 434(24)·10−8	kg	1,1·10−5	[13]
Długość Plancka	${\displaystyle l_{p}}$	1,616 255(18)·10−35	m	1,1·10−5	[14]
Czas Plancka	${\displaystyle t_{p}}$	5,391 247(60)·10−44	s	1,1·10−5	[15]
Stałe elektromagnetyczne
Ładunek elementarny	${\displaystyle e}$	1,602 176 634·10−19	C	(dokładnie)	[9]
Magneton Bohra	${\displaystyle \mu _{B}}$	9,274 010 0783(28)·10−24	J·T−1	3,0·10−10	[16]
Magneton jądrowy	${\displaystyle \mu _{N}}$	5,050 783 7461(15)·10−27	J·T−1	3,1·10−10	[17]
Stałe atomowe i jądrowe
Energia Hartree’go	${\displaystyle E_{h}}$	4,359 744 722 2071(85)·10−18	J	1,9·10−12	[18]
Jednostka masy atomowej	${\displaystyle m_{u}}$	1,660 539 066 60(50)·10−27	kg	3,0·10−10	[19]
Odwrotność stałej struktury subtelnej	${\displaystyle \alpha ^{-1}}$	137,035 999 084(21)		1,5·10−10	[20]
Promień atomu Bohra	${\displaystyle a_{0}}$	5,291 772 109 03(80)·10−11	m	1,5·10−10	[21]
Stała struktury subtelnej	${\displaystyle \alpha }$	7,297 352 5693(11)·10−3		1,5·10−10	[22]
Elektron ${\displaystyle e^{-}}$
Czynnik g elektronu	${\displaystyle g_{e}}$	−2,002 319 304 362 56(35)		1,7·10−13	[23]
Energia spoczynkowa elektronu	${\displaystyle m_{e}c^{2}}$	8,187 105 7769(25)·10−14	J	3,0·10−10	[24]
		0,510 998 950 00(15)	MeV	3,0·10−10	[25]
Masa spoczynkowa elektronu	${\displaystyle m_{e}}$	9,109 383 7015(28)·10−31	kg	3,0·10−10	[26]
		5,485 799 090 65(16)·10−4	u	2,9·10−11	[27]
Moment magnetyczny elektronu	${\displaystyle \mu _{e}}$	−9,284 764 7043(28)·10−24	J·T−1	3,0·10−10	[28]
Stosunek ładunku do masy dla elektronu	${\displaystyle -e/m_{e}}$	−1,758 820 010 76(53)·1011	C·kg−1	3,0·10−10	[29]
Proton ${\displaystyle p}$
Energia spoczynkowa protonu w MeV	${\displaystyle m_{p}c^{2}}$	938,272 088 16(29)	MeV	3,1·10−10	[30]
Stosunek żyromagnetyczny protonu	${\displaystyle \gamma _{p}}$	2,675 221 8744(11)·108	s−1·T−1	4,2·10−10	[31]
Masa spoczynkowa protonu	${\displaystyle m_{p}}$	1,672 621 923 69(51)·10−27	kg	3,1·10−10	[32]
Moment magnetyczny protonu	${\displaystyle \mu _{p}}$	1,410 606 797 36(60)·10−26	J·T−1	4,2·10−10	[33]
Moment magnetyczny protonu – stosunek do magnetonu Bohra	${\displaystyle \mu _{p}/\mu _{B}}$	1,521 032 202 30(46)·10−3		3,0·10−10	[34]
Współczynnik żyromagnetyczny protonu	${\displaystyle \gamma _{p}/2\pi }$	42,577 478 518(18)	MHz·T−1	4,2·10−10	[35]
Neutron ${\displaystyle n}$
Energia spoczynkowa neutronu w MeV	${\displaystyle m_{n}c^{2}}$	939,565 420 52(54)	MeV	5,7·10−10	[36]
Masa spoczynkowa neutronu	${\displaystyle m_{n}}$	1,674 927 498 04(95)·10−27	kg	5,7·10−10	[37]
Stałe fizykochemiczne
Pierwsza stała promieniowania	${\displaystyle v_{1}}$	3,741 771 852·10−16	W·m²	(dokładnie)	[38]
Druga stała promieniowania	${\displaystyle c_{2}}$	1,438 776 887·10−2	m·K	(dokładnie)	[39]
Stała Avogadra (liczba Avogadra)	${\displaystyle N_{A}}$	6,022 140 76·1023	mol−1	(dokładnie)	[9]
Stała Boltzmanna	${\displaystyle k}$	1,380 649·10−23	J·K−1	(dokładnie)	[9]
Stała Faradaya	${\displaystyle F}$	96 485,332 12	C·mol−1	(dokładnie)	[40]
Stała gazowa (na 1 mol)	${\displaystyle R}$	8,314 462 618	J·mol−1·K−1	(dokładnie)	[41]
Stała Loschmidta (w T = 273,15 K, p = 100 kPa)	${\displaystyle n_{0}}$	2,651 645 804·1025	m−3	(dokładnie)	[42]
Objętość molowa gazu doskonałego (w T = 273,15 K, p = 101 325 Pa)	${\displaystyle v_{m}}$	22,413 969 54·10−3	m3·mol−1	(dokładnie)	[43]
Stała przesunięć Wiena	${\displaystyle b}$	2,897 771 955·10−3	m·K	(dokładnie)	[44]
Stała Rydberga	${\displaystyle R_{\infty }}$	10 973 731,568 160(21)	m−1	1,9·10−12	[45]
Stała Stefana-Boltzmanna	${\displaystyle \sigma }$	5,670 374 419·10−8	W·m−2·K−4	(dokładnie)	[46]

* ${\displaystyle u_{r}}$ – względna niepewność standardowa.

Stałe fundamentalne

Eyvind H. Wichmann twierdził, że naprawdę fundamentalne stałe są bezwymiarowe, gdyż jednostki zależą od wymiarów człowieka. Proponował następujące wielkości^[47]:

1. stała struktury subtelnej

   ${\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar c}}\approx {\frac {1}{137}}}$

2. stosunek masy elektronu do masy protonu

   ${\displaystyle \beta ={\frac {m}{M_{p}}}\approx {\frac {1}{1836}}}$

3. stała grawitacji w jednostkach naturalnych

   ${\displaystyle \gamma ={\frac {(M_{p}^{2}G)/(\hbar \ M_{p}c)}{M_{p}c^{2}}}\approx 5{,}902\cdot 10^{-39}}$

4. stała charakteryzująca moc oddziaływań słabych, mniejszą o wielkość rzędu ${\displaystyle 10^{-14}}$ od oddziaływań silnych
5. stosunek masy elektronu do masy mionu

   ${\displaystyle {\frac {m}{m_{\mu }}}\sim {\frac {1}{200}}}$

6. stałe charakteryzujące oddziaływania silne, np.

   ${\displaystyle s_{1}={\frac {\mathrm {masa\;mezonu\;\pi } }{\mathrm {masa\;protonu} }}\approx 0{,}15}$

   ${\displaystyle s_{2}={\frac {B_{D}}{M_{p}}}\approx 2{,}35\cdot 10^{-3}}$

   • ${\displaystyle B_{D}=2{,}23\ \mathrm {MeV} }$ – energia wiązania deuteronu

Dziś lepiej rozumiemy naturę oddziaływań słabych i silnych, a za stałe fundamentalne można uznać parametry swobodne modelu standardowego. Ponadto przypisuje się bardziej fundamentalne znaczenie masie Plancka wynikającej z wartości stałej grawitacji, niż masom elektronu i protonu.

Przypisy

1. speed of light in vacuum NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
2. Do 1998 roku nazywana przenikalnością magnetyczną próżni.
3. Lista podstawowych stałych fizycznych. National Institute of Standards and Technology. s. 1. [dostęp 2012-10-14]. (ang.).
4. magnetic constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
5. Do 1998 roku nazywana przenikalnością elektryczną próżni.
6. electric constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
7. characteristic impedance of vacuum NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
8. Newtonian constant of gravitation NIST – CODATA Fundamental Physical Constants [dostęp 2022-03-30].
9. BIPM – measurement units [online], www.bipm.org [dostęp 2019-08-23].
10. Planck constant in eV s NIST Physical Reference Data – CODATA Fundamental Physical Constants.
11. Planck constant over 2 pi NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
12. Planck constant over 2 pi in eV s NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
13. Planck mass NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
14. Planck length NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
15. Planck time NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
16. Bohr magneton NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
17. nuclear magneton NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
18. Hartee energy NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
19. atomic mass constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
20. inverse fine-structure constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
21. Bohr radius NIST – CODATA Fundamental Physical Constants [dostęp 2022-03-30].
22. fine-structure constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
23. electron g factor NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
24. electron mass energy equivalent NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
25. electron mass energy equivalent in MeV NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
26. electron mass NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
27. electron mass in u NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
28. electron magnetic moment NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
29. electron charge to mass quotient NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
30. proton mass energy equivalent in MeV – CODATA Fundamental Physical Constants.
31. proton gyromagnetic ratio NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
32. proton mass NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
33. proton magnetic moment NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
34. proton magnetic moment to Bohr magneton ratio NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
35. proton gyromagnetic ratio over 2 pi NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
36. neutron mass energy equivalent in MeV NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
37. neutron mass NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
38. first radiation constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
39. second radiation constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
40. Faraday constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
41. molar gas constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
42. Loschmidt constant (273.15 K, 100 kPa) NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
43. molar volume of ideal gas (273.15 K, 101.325 kPa) NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
44. Wien wavelength displacement law constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
45. Rydberg constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
46. Stefan-Boltzmann constant NIST – CODATA Fundamental Physical Constants.
47. Eyvind H. Wichmann: Fizyka kwantowa. Warszawa: PWN, 1973, s. 97–99.

Linki zewnętrzne

• Stałe fizyczne z National Institute of Standards and Technology (USA) (ang.)
• Stałe fizyczne oraz niepewności pomiarowe w języku polskim

Kontrola autorytatywna (wielkość fizyczna):

• LCCN: sh85031311
• GND: 4174607-7, 4155639-2
• BnF: 11933869c
• BNCF: 31923
• NKC: ph202527
• J9U: 987007555411005171

Encyklopedie internetowe:

• Britannica: science/physical-constant
• Universalis: constante-physique
• SNL: fysisk_konstant