Физические постоянные
Физи́ческие постоянные
Физические константы, фундаментальные постоянные, мировые постоянные, численные коэффициенты, входящие в уравнения физических законов и являющиеся в ряде случаев масштабными характеристиками физических процессов и микрообъектов. К Ф. п. относятся: Скорость света, Планка постоянная, заряд электрона, постоянные тонкой структуры, Авогадро, Ридберга и т.д. В число Ф. п. входят как независимые постоянные, так и их комбинации (например, постоянная тонкой структуры 
, где е – заряд электрона, ħ – постоянная Планка, с – скорость света). Численные значения Ф. п. или их комбинаций находят на основе экспериментальных измерений и выражают в единицах какой-либо системы единиц (См. Система единиц). Получение из данных измерений наиболее точных и надёжных значений для всей совокупности Ф. п. называется согласованием Ф. п. Согласование включает анализ погрешностей измерений (См. Погрешности измерений), определение надёжности измерений и вычисление наиболее согласующихся значений Ф. п. (Наименьших квадратов методом).
С развитием техники физического эксперимента и физических теорий значения Ф. п. непрерывно уточняются, т.к. появляются новые экспериментальные и теоретические возможности определения Ф. п. Так, например, открытие Джозефсона эффекта позволило с высокой точностью измерить отношение e/h и существенно уточнить многие Ф. п. В табл. приведены рекомендуемые согласованные значения Ф. п. по состоянию на 1976.
Рекомендуемые согласованные значения фундаментальных констант
| Величина | Обозначение | Значение (с указанием средней квадратической погрешности)* | Средняя квадратическая погрешность, 10 -4% |
|---|---|---|---|
| Скорость света в вакууме | c | 299792458(1,2) м×с-1 | 0,004 |
| Постоянная тонкой структуры | α α-1 | 0,0072973506(60) 137,03604(11) | 0,82 0,82 |
| Элементарный заряд | e | 1,6021892(46) ․10-19 К | 2,9 |
| Постоянная Планка | h ћ=h/2π | 6,626176(36) ․10-34 Дж․с 1,0545887(57) ․10-34 Дж․с | 5,4 5,4 |
| Постоянная Авогадро | NA | 6,022045(31) ․1023 моль-1 | 5,1 |
| Масса покоя электрона | me | 0,9109534(47) ․10-30 кг 5,4858026(21) ․10-4 а. е. м. | 5,1 0,38 |
| Отношение заряда электрона к его массе | e/me | 1,7588047(49) ․10-11 к/кг-1 | 2,8 |
| Масса покоя мюона | mm | 1,883566(11) ․10-28 кг 0,11342920(26) а. е. м. | 5,6 2,3 |
| Масса покоя протона | mp | 1,6726485(86) ․10-27 кг 1,007276470(11) а. е. м. | 5,1 0,011 |
| Масса покоя нейтрона | mn | 1,6749543(86) ․10-27 кг 1,008665012(37) а. е. м. | 5,1 0,037 |
| Постоянная Фарадея | F = NAe | 9,648456(27) ․104 к/моль | 2,8 |
| Квант магнитного потока | Ф0 = h/2e | 2,0678506(54) ․10-15 вб | 2,6 |
| Постоянная Ридберга | R ∞ | 1,097373177(83) ․10-7 м-1 | 0,075 |
| Радиус Бора | a0 = α/4 πR∞ | 0,52917706(44) ․10-10 м | 0,82 |
| Комптоновская длина и- волны электрона | λc = α2/2R ∞ λc/135 π = αa0 | 2,4263089(40) ․10-12 м 3,8615905(64) ․10-13 м | 1,6 1,6 |
| Ядерный магнетон | μN =eћ/2mp | 5,050824(20) ․10-27 Дж×Тл-1 | 3,9 |
| Магнетон Бора | μB =eћ/2me | 9,274078(36) ․10-24 Дж×Тл-1 | 3,9 |
| Магнитный момент электрона в магнетонах Бора | μe/μB | 1,0011596567(35) | 0,0035 |
| Магнитный момент протона в ядерных магнетонах | μπ/mN | 2,7928456(11) | 0,38 |
| Магнитный момент электрона | μe | 9,284832(36) ․10-24 Дж×Тл-1 | 3,9 |
| Магнитный момент протона | μp | 1,4106171(55) ․10-26 Дж․Тл-1 | 3,9 |
| Магнитный момент протона в магнетонах Бора | μp/μN | 1,521032209(16) ․10-3 | 0,011 |
| Гиромагнитное отношение для протона | γp | 2,6751987(75) ․108 с-1 ․Тл-1 | 2,8 |
| Универсальная газовая постоянная | R | 8,314441(26) Дж/(К ×моль) | 31 |
| Постоянная Больцмана | k = R/NA | 1,380662(44) ․10-23 Дж/К | 32 |
| Постоянная Стефана – Больцмана | σ = (π2/60) k4/ ћ 3c2 | 5,67032(71) ․10-8 Вт ․м-2 ․К-4 | 125 |
| Гравитационная постоянная | G | 6,6720(41) ․10-11 Н ․м2/кг2 | 615 |
* Значения Ф. п. даны в единицах Международной системы единиц (См. Международная система единиц) (СИ). Число в скобках после численного значения величины указывает среднюю квадратическую погрешность (Квадратичное отклонение) значения в его последних значащих цифрах.
Уточнение значений Ф. п. необходимо для проверки физических теорий – сравнения предсказаний теории с экспериментальными данными.
Многие измерения в современной физике и технике также требуют знания точных значений Ф. п. (например, скорости света в радиолокационных измерениях). Наконец, в метрологии точные значения Ф. п. необходимы для разработки воспроизводимых эталонов (См. Эталоны) единиц физических величин.
Лит.: Тейлор Б., Паркер В., Лангенберг Д., Фундаментальные константы и квантовая электродинамика, пер. с англ., М., 1972; Рекомендуемые согласованные значения фундаментальных физических постоянных – 1973, «Успехи физических наук», 1975, т, 115, в. 4; Табл. стандартных справочных данных. Фундаментальные физические константы, М., 1976.
Л. Г. Асламазов.
