Physikalische Konstanten
In der Naturwissenschaft werden physikalische Größen als physikalische Konstanten oder Naturkonstanten bezeichnet, wenn sich deren numerischer Zahlenwert nicht ändert. Ihnen wird daher eine konstante Größe zugeschrieben.
Man kann zusätzlich von elementaren (oder grundlegenden) und abgeleiteten Konstanten sprechen, wobei es auch oft willkürlich ist, welche Größe man hierbei als grundlegend und welche als abgeleitet bezeichnet.
Erstere wurden daher oft nur als solche definiert, finden jedoch unabhängig davon, zumindest bislang, keine tiefere Erklärung in physikalischen Theorien. Letztere lassen sich aus den elementaren Konstanten berechnen. Beispielsweise ist der Bohrsche Radius mit Hilfe der Quantentheorie aus den elementareren Konstanten wie etwa dem Planckschen Wirkungsquantum, der Lichtgeschwindigkeit, der Elementarladung, der Elektronenmasse und der Protonenmasse berechenbar. Es ist jedoch eine wiederum nur durch eine Definition lösbare Frage, ob die Diracsche Konstante oder das Plancksche Wirkungsquantum hierbei die „elementare“ Naturkonstante darstellen. Abgeleitete und besonders phänomenologische Konstanten, wie etwa der Standardatmosphärendruck oder die Erdbeschleunigung sind dem Menschen in seiner Umgebung nützlich, haben aber in der Regel keine darüber hinausgehende Bedeutung grundlegender Art.
| Bezeichnung der Konstante | Symbol(e) | Wert |
|---|---|---|
| Elektromagnetismus | ||
| Elementarladung | e | 1,602 176 53(14) · 10-19 C |
| Permeabilität des Vakuums | μ0 | 4π · 10-7 H m-1 (definiert) |
| Dielektrizitätskonstante des Vakuums | ε0 = 1/(μ0c02) | 8,854 187 817 62... · 10-12 F m-1 (berechnet) |
| Lichtgeschwindigkeit (Vakuum) | c0 | 299 792 458 m s-1 (definiert) |
| Gravitation | ||
| Gravitationskonstante | G | 6,674 2(10) · 10-11 m3 kg-1 s-2 |
| (Norm-)Fallbeschleunigung, (Norm-)Erdbeschleunigung | gn | 9,80665 m s-2 (definiert) |
| Thermodynamik | ||
| Avogadrozahl oder Loschmidt-Zahl | L, NA, NL | 6,022 141 5(10) · 1023 Mol-1 |
| Boltzmann-Konstante | kB | 1,380 650 3(24) · 10-23 J K-1 |
| 8,617 342(15) · 10-5 eV K-1 | ||
| Universelle Gaskonstante | R0 = NAkB | 8,314 472 (15) J K-1 Mol-1 |
| Stefan-Boltzmann-Konstante | σ | 5,670 400(40) · 10-8 W m-2 K-4 |
| Absoluter Nullpunkt | -273,15 °C = 0 K | |
| Molvolumen eines idealen Gases, p = 1 bar, θ = 0 °C | 22,413 996(39) L Mol-1 | |
| Standard-Atmosphärendruck | atm | 101 325 Pa (definiert) |
| Teilchenphysik | ||
| Plancksches Wirkungsquantum | h | 6,626 069 3(11) · 10-34 J s |
| 4,135 667 27(52) · 10-15 eV s | ||
| ħ = h/2π | 1,054 571 596(82) · 10-34 J s | |
| Feinstrukturkonstante | α = μ0 e2 c0 / 2 h | 7,297 352 533(27) · 10-3 |
| α-1 | 137,035 999 11(46) | |
| Ruhemasse des Elektrons | me | 9,109 382 6(16) · 10-31 kg |
| klassischer Elektronenradius | re | 2,817 92 · 10-15 m |
| Ruhemasse des Protons | mp | 1,672 621 71(29) · 10-27 kg |
| Ruhemasse des Neutrons | mn | 1,674 928 6(10) · 10-27 kg |
| gyromagnetisches Verhältnis des freien Elektrons | γe | 1,760 859 2 · 1011 s-1 T-1 |
| Rydbergkonstante | R∞ | 1,097 373 156 8525 (73) · 107 m-1 |
| Rydbergfrequenz | R∞c | 3,289 841 960 360 · 1015 s-1 |
| Rydbergenergie | R∞ch | 13,605 141 384 3(13) eV |
| Bohrscher Radius | a0 | 0,529 177 208 3(19) · 10-10 m |
| Bohrsches Magneton | μB | 9,274 015 4(31) · 10-24 J T-1 |
| magnetisches Moment des Elektrons | μe | -9,284 770 1(31) · 10-24 JT-1 |
| Landé-Faktor des freien Elektrons | ge | 2,002 319 304 386(20) |
| nukleares Magneton, Kernmagneton | μN | 5,050 786 6(17) · 10-27 J T-1 |
| magnetisches Moment des Protons | μp | 1,410 607 61(47) · 10-26 JT-1 |
| gyromagnetisches Verhältnis des Protons | γp | 2,675 221 28(81) · 108 s-1T-1 |
| magnetisches Moment des Protons in H2O | μ'p/μB | 1,520 993 129(17) · 10-3 |
| Resonanzfrequenz des Protons per Feld in H2O | γ'p/2π | 42,576 375 (13) MHzT-1 |
| Vermischtes | ||
| atomare Masseneinheit | mu, amu, u | 1,660 538 86(28) · 10-27 kg |
| Faradaysche Konstante | F | 96 485.3383(83) C mol-1 |
| magnetisches Flussquantum | Φ0=h/2e | 2,067 833 72 (18) · 10-15 Wb |
| Hartree-Energie | Eh | 4,359 748 2(26) · 10-18 J |
| Erste Strahlungskonstante | c1 | 3,741 774 9(22) · 10-16 Wm2 |
| Zweite Strahlungskonstante | c2 | 1,438 769 (12) · 10-2 mK |
Die Ziffern in Klammern hinter einem Zahlenwert bezeichnen die Unsicherheit in den letzten Stellen des Wertes. (Beispiel: Die Angabe
6,672 42(10) ist gleichbedeutend mit 6,672 42 ± 0,000 10.) Die Unsicherheit ist als einfache Standardabweichung gegeben.
Siehe auch: Mathematische Konstanten, Physikalische Größe
Weblinks
- Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland, Physikalisch-Technische Bundesanstalt
- Zusammenstellung vieler physikalischer Konstanten
- NIST-Datenbank für physikalische Konstanten (englisch)