최근 수정 시각 : 2024-06-29 22:42:25

전자볼트

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electron Volts

1. 개요2. 전자볼트 단위가 쓰이는 예

1. 개요

에너지의 단위로, 보통 줄보다 스케일이 무진장 작기에 입자 물리학이나 핵물리학에서 쓰인다. 1전자볼트는 전자 하나가 1 볼트의 전위를 거슬러 이동할 때 필요한 에너지, 혹은 1볼트의 전기장에서 얻는 에너지로 정의한다. 줄과의 구체적인 관계는 다음과 같다.
[math(1{\rm\,eV} = 1.602\,176\,634\times10^{-19}{\rm\,J})]
[math({\rm V} = {\rm J/C})], 즉 [math(\rm CV = J)]이므로 사실상 기본 전하량 [math(e = 1.602\,176\,634\times10^{-19}{\rm\,C})]의 수치에 [math(\rm J)]을 갖다 붙인 것으로 이해하면 된다[1].

참고로 플랑크 상수와 관련된 다음과 같은 근사가 있다. 빠르게 계산할 때 요긴하다.
[math(\begin{aligned}hc &\fallingdotseq 1240{\rm\,eV{\cdot}nm} \\ \hbar c &\fallingdotseq 197.3{\rm\,eV{\cdot}nm}\end{aligned})]

2. 전자볼트 단위가 쓰이는 예

[math({\rm eV}/c^2)]과 같이 질량의 단위로도 사용하는 것을 볼 수 있는데, 상대성 이론에서 나온 [math(E=mc^2)] 때문에 그렇다. 일상적인 크기에선 킬로그램이라는 단위가 있어서 줄을 질량단위로 사용하는 것을 볼 수 없지만 원자단위 밑으로 내려가면 전자볼트의 사용이 오히려 편하다.
  • 624 EeV : 1초동안 100와트 전구가 소비하는 에너지양
  • 300 EeV : OMG 입자[2]의 에너지양
  • 1 PeV : 중성미자 감지기인 아이스큐브에서 검출된 뉴트리노 후보의 에너지
  • 13 TeV : LHC의 양성자-양성자 충돌 에너지 값[3]
  • 1 TeV : 날아다니는 모기의 운동 에너지 값
  • 125.3 ± 0.6 GeV/c2: 힉스 보손의 정지 질량
  • 939 MeV/c2 : 양성자의 정지 질량
  • 210 MeV : 플루토늄 239가 분열하면서 방출되는 에너지의 평균값
  • 200 MeV : 우라늄 235가 분열하면서 방출되는 에너지의 평균값
  • 17.6 MeV : DT 반응에서 방출되는 에너지의 평균값
  • 511 keV/c2 : 전자의 정지 질량
  • 13.6 eV : 수소 원자 1개가 이온화 하기 위한 에너지[4] 고에너지 천체물리의 시작 범주.
  • 1.6 ~ 3.4 eV : 가시광선의 광자당 에너지
  • 1.1 eV : 규소의 띠틈
  • 25.693 meV : 상온의 열 에너지. 공기 분자의 평균 병진 운동 에너지는 38.539 meV
  • 234.8 µeV : 우주배경복사의 열 에너지.
  • 0.23eV : 불리 맥과이어의 전기공격 세기

[1] 한편 기본 전하량 [math(e = 1.602\,176\,634\times10^{-19}{\rm\,C})]에 아보가드로 상수 [math(N_{\rm A} = 6.022\,140\,76{\rm\,mol^{-1}})]를 곱해서 얻어지는 게 패러데이 상수 [math(F = 96\,485.332\,123\,310\,0184{\rm\,C/mol})]이다. [math(e)]와 [math(N_{\rm A})]가 참값이기 때문에 저 18자리의 [math(F)]도 참값이지만 보통은 유효숫자 3자리 값 [math(9.65\times10^4{\rm\,C/mol})] 혹은 5자리 값 [math(96\,485.{\rm\,C/mol})]이 많이 쓰인다. [2] #위키 말 그대로 Oh My God Particle. 초고에너지 우주선에서 발견되는 입자이다. 이걸 줄로 환산하면 대략 48 J로 142 g의 야구공이 93.4 km/h의 속도로 날아갈 때의 운동에너지 만큼의 에너지가 입자 하나에 담겨져 있다(...) 1991년 10월 15일 발견 [3] 2015~2023년 동안 운용할 때 사용되는 에너지이다. 2010~2011년도에는 7 TeV, 2012년도에는 8 TeV이었으며, 2023년 이후(페이즈 2)에는 14 TeV로 올려질 에정이다. [4] 화학 분야의 '이온화 에너지'는 '[math(1\rm\,mol)]당 에너지'이기 때문에 이 수치를 [math(\rm J)] 단위로 환산하고 아보가드로 상수 [math(N_{\rm A} = 6.022\,146\,76\times10^{23}{\rm\,mol^{-1}})]을 곱한 값인 1312 kJ/mol을 다루는 경우가 많다. 고등학교 물리 및 화학 과정에서 나온다.

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