Физические постоянные
Физические 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, ?= 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. Получение из данных измерений наиболее точных и надёжных значений для всей совокупности Ф. п. называется согласованием Ф. п. Согласование включает анализ погрешностей 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
a
a-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
·=h/2p
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 =a/4 pR¥
0,52917706(44) ×10-10 м
0,82
Комптоновская длина и- волны электрона
lc =a2/2R ¥
lc/135
p =aa0
2,4263089(40) ×10-12 м
3,8615905(64) ×10-13 м
1,6
1,6
Ядерный магнетон
mN =e·/2mp
5,050824(20) ×10-27 Дж×Тл-1
3,9
Магнетон Бора
mB =e·/2me
9,274078(36) ×10-24 Дж×Тл-1
3,9
Магнитный момент электрона в магнетонах Бора
me/mb
1,0011596567(35)
0,0035
Магнитный момент протона в ядерных магнетонах
mp/mN
2,7928456(11)
0,38
Магнитный момент электрона
me
9,284832(36) ×10-24 Дж×Тл-1
3,9
Магнитный момент протона
mp
1,4106171(55) ×10-26 Дж×Тл-1
3,9
Магнитный момент протона в магнетонах Бора
mp/mN
1,521032209(16) ×10-3
0,011
Гиромагнитное отношение для протона
gp
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
s = (p2/60) k4/ · 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 (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 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.