物理定数のソースを表示

'''物理定数'''（ぶつりていすう、ぶつりじょうすう、{{lang-en-short|physical constant}}）とは、[[値]]が変化しない[[物理量]]のことである。

[[プランク定数]]や[[万有引力定数]]、[[アボガドロ定数]]などは非常に有名なものである。例えば、[[光速]]はこの世で最も速い[[スカラー (物理学)|スカラー量]]としての[[速さ|スピード]]<!-- vectorである"速度"ではない -->で、[[ボーア半径]]は[[水素]]の[[電子]]の（第一）軌道半径である。また、大半の物理定数は固有の[[単位]]を持つが、[[光子]]と電子の[[電磁相互作用|相互作用]]を具体化する[[微細構造定数]]の様に単位を持たない[[無次元量]]も存在する。

以下の数値で特記のないものは[[科学技術データ委員会]]{{enlink|Committee on Data for Science and Technology|CODATA}}が推奨する値であり、[[2024年]][[5月20日]]に"{{en|2022 CODATA recommended values}}"として発表されたものである<ref>{{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html|title=Fundamental Physical Constants|accessdate=2024-06-20|publisher=[[アメリカ国立標準技術研究所|NIST]]}}</ref>。

表の「値」の列における括弧内の数値は[[不確かさ (測定)|標準不確かさ]]を示す。例えば {{val|6.67430e-11|(15)}} は、{{val|6.67430e-11|0.00015}} という意味である（[[不確かさ (測定)#表記|不確かさ]]を参照）。また、光速度などの'''定義値'''とされているものは、[[SI基本単位]]の定義定数やその値を元に定まるものなので'''不確かさは無い'''。
{{main|SI基本単位の再定義 (2019年)}}

== 普遍定数 ==
{| class="wikitable" style="text-align:center"
!量!!記号!!値!!相対標準不確かさ
|-
|[[真空]]中の[[光速]]||<math>c</math>
| {{val|299792458|ul=m/s}}
| 定義値
|-
| rowspan="2" |[[磁気定数|真空の透磁率]]||<math>\mu_0=\tfrac{4\pi\alpha\hbar}{e^2c}</math>
| {{Val|1.25663706127e-6|(20)|u=N.A-2}}
| rowspan="4" | {{val|1.6e-10}}
|-
|<math>\tfrac{\mu_0}{4\pi\times 10^{-7}}</math>
| {{Val|0.99999999987|(16)|u=N.A-2}}
|-
|[[電気定数|真空の誘電率]]||<math>\varepsilon_0=\tfrac1{\mu_0c^2}</math>
| {{Val|8.8541878188e-12|(14)|u=F m{{sup-|1}}}}
|-
|[[特性インピーダンス#電磁波の特性インピーダンス|真空のインピーダンス]]||<math>Z_0=\mu_0c</math>
| {{Val|376.730313412|(59)|ul=&Omega;}}
|-
|[[万有引力定数]]||<math>G</math>
| {{val|6.67430e-11|(15)|u=N m{{sup|2}} kg{{sup-|2}}}}
| {{val|2.2e-5}}
|-
|[[プランク定数]]||<math>h</math>
| {{val|6.62607015e-34|u=J.s}}
| rowspan="2" | 定義値
|-
|[[ディラック定数]]||<math>\hbar=\tfrac{h}{2\pi}</math>
| {{val|1.054571817e-34|end=...|u=J.s}}
|}

== 電磁気学の定数 ==
{| class="wikitable" style="text-align:center"
!量!!記号!!値（[[国際単位系|SI]]単位）!!相対標準不確かさ
|- 
| rowspan="2" |[[電気素量]]||<math>e</math>
| {{val|1.602176634e-19|ul=C}}
| rowspan="7" | 定義値
|-
|<math>\tfrac{e}{\hbar}</math>
| {{val|1.519267447e15|u=A J{{sup-|1}}}}
|-
|[[磁束#磁束の量子化|磁束量子]]||<math>\Phi_0=\tfrac{h}{2e}</math>
| {{val|{{#expr:6.62607015e-34/(2*1.602176634e-19)}}|ul=Wb}}
|-
|{{仮リンク|コンダクタンス量子|en|Conductance quantum}}||<math>G_0=\tfrac{2e^2}{h}</math>
| {{val|{{#expr:2*1.602176634e-19^2/6.62607015e-34}}|ul=S}}
|-
|[[抵抗量子]]||<math>R_0=\tfrac{h}{2e^2}</math>
| {{val|{{#expr:6.62607015e-34/(2*1.602176634e-19^2)}}|u=&Omega;}}
|-
|[[ジョセフソン効果#電圧標準としての利用|ジョセフソン定数]]||<math>K_\text{J}=\tfrac{2e}{h}</math>
| {{val|483597.8484e9|u=Hz V{{sup-|1}}}}
|-
|[[量子ホール効果|フォン・クリッツィング定数]]||<math>R_\text{K}=\tfrac{h}{e^2}</math>
| {{val|{{#expr:6.62607015e-34/1.602176634e-19^2}}|u=&Omega;}}
|-
|[[ボーア磁子]]||<math>\mu_\text{B}=\tfrac{e\hbar}{2m_\text{e}}</math>
| {{val|9.2740100657e-24|(29)|u=J T{{sup-|1}}}}
| rowspan="2" | {{val|3.1e-10}}
|-
|[[核磁子]]||<math>\mu_\text{N}=\tfrac{e\hbar}{2m_\text{p}}</math>
| {{val|5.0507837393e-27|(16)|u=J T{{sup-|1}}}}
|}

== 原子・核物理学の定数 ==
{| class="wikitable" style="text-align:center"
! 量 !! 記号 !! 値 (SI) !! 相対標準不確かさ
|- 
| rowspan="2" |[[微細構造定数]]
|<math>\alpha=\tfrac{e^2}{4\pi\varepsilon_0\hbar c}</math>
| {{val|7.2973525643|(11)|e=-3}}
| rowspan="2" | 1.6{{e-|10}}
|-
|<math>\alpha^{-1}</math>
| {{val|137.035999177|(21)}}
|-
|[[リュードベリ定数]]||<math>R_\infty=\tfrac{\alpha^2m_\text{e}c}{2h}</math>
| {{val|10973731.568157|(12)|ul=m-1}}
| 1.1{{e-|12}}
|-
|[[ボーア半径]]||<math>a_0=\tfrac{\alpha}{4\pi R_\infty}</math>
| {{val|5.29177210544|(82)|e=-11|ul=m}}
| 1.6{{e-|10}}
|-
|[[ハートリー|ハートリーエネルギー]]||<math>E_\text{h}=2R_\infty hc</math>
| {{val|4.3597447222060|(48)|e=-18|ul=J}}
| 1.1{{e-|12}}
|-
| [[量子渦|循環量子]] ||<math>\tfrac{\pi\hbar}{m_\text{e}}</math>
| {{val|3.6369475467|(11)|e=-4|u=m{{sup|2}} s{{sup-|1}}}}
| 3.1{{e-|10}}
|}

=== 電子及び核子 ===
{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ [[電子]]に関わる物理定数
! 量 !! 記号 !! 値 (SI) !! 相対標準不確かさ
|- 
|[[質量]]||<math>m_\text{e}</math>
| {{val|9.1093837139|(28)|e=-31|ul=kg}} || rowspan="2" | 3.1{{e-|10}}
|-
|[[コンプトン波長]]||<math>\lambda_\text{e}=\tfrac{h}{m_\text{e}c}</math>
| {{val|2.42631023538|(76)|e=-12|u=m}}
|-
|[[古典電子半径]]||<math>r_\text{e}=\alpha^2a_0</math>
| {{val|2.8179403205|(13)|e=-15|u=m}} || 4.7{{e-|10}}
|-
| [[トムソン散乱#トムソン断面積|トムソン断面積]]
| <math>\sigma_\text{e}=\tfrac{8\pi}{3}r_\text{e}^2</math>
| {{val|6.6524587051|(62)|e=-29|ul=m2}} || 9.3{{e-|10}}
|-
|[[磁気モーメント#粒子の磁気モーメント|磁気モーメント]]||<math>\mu_\text{e}</math>
| &minus;{{val|9.2847646917|(29)|e=-24|u=J T{{sup-|1}}}} || 3.1{{e-|10}}
|-
|[[g因子#g因子の測定値|g因子]]||<math>g_\text{e}=\tfrac{2\mu_\text{e}}{\mu_\text{B}}</math>
| &minus;{{Val|2.00231930436092|(36)}} || 1.8{{e-|13}}
|-
|[[異常磁気モーメント]]||<math>a_\text{e}=\tfrac{|g_\text{e}|}{2}-1</math>
| {{val|1.15965218046|(18)|e=-3}} || 1.6{{e-|10}}
|-
|[[磁気回転比]]||<math>\gamma_\text{e}=\tfrac{2|\mu_\text{e}|}{\hbar}</math>
| {{val|1.76085962784|(55)|e=11|u=s{{sup-|1}} T{{sup-|1}}}} || 3.1{{e-|10}}
|}

{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ [[陽子]]に関わる物理定数
! 量 !! 記号 !! 値 (SI) !! 相対標準不確かさ
|- 
|質量||<math>m_\text{p}</math>
| {{val|1.67262192595|(52)|e=-27|u=kg}} || rowspan="2" | 3.1{{e-|10}}
|-
|コンプトン波長||<math>\lambda_\text{p}=\tfrac{h}{m_\text{p}c}</math>
| {{val|1.32140985360|(41)|e=-15|u=m}}
|-
|磁気モーメント||<math>\mu_\text{p}</math>
| {{val|1.41060679545|(60)|e=-26|u=J T{{sup-|1}}}} || 4.3{{e-|10}}
|-
|g因子||<math>g_\text{p}=\tfrac{2\mu_\text{p}}{\mu_\text{N}}</math>
| {{val|5.5856946893|(16)}} || 2.9{{e-|10}}
|-
|磁気回転比||<math>\gamma_\text{p}=\tfrac{2\mu_\text{p}}{\hbar}</math>
| {{val|2.6752218708|(11)|e=8|u=s{{sup-|1}} T{{sup-|1}}}} || 4.3{{e-|10}}
|-
| rowspan="2" |遮蔽された磁気モーメント<ref group="*" name="h2o">[[水|H{{sub|2}}O]] 中, 球, {{Val|25|ul=degC}}</ref>||<math>\mu'_\text{p}</math>
| {{val|1.4105705830|(58)|e=-26|u=J T{{sup-|1}}}} || rowspan="4" | 4.1{{e-|9}}
|-
|<math>\tfrac{\mu'_\text{p}}{\mu_\text{B}}</math>
| {{val|1.5209931551|(62)|e=-3}}
|-
| rowspan="2" |遮蔽された磁気回転比{{R|group="*"|h2o}}
|<math>\gamma'_\text{p}=\tfrac{2\mu'_\text{p}}{\hbar}</math>
| {{val|2.675153194|(11)|e=8|u=s{{sup-|1}} T{{sup-|1}}}}
|-
|<math>\tfrac{\gamma'_\text{p}}{2\pi}</math>
| {{val|42.57638543|(17)|u=MHz T{{sup-|1}}}}
|}
{{Reflist|group="*"}}

{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ [[中性子]]に関わる物理定数
! 量 !! 記号 !! 値 (SI) !! 相対標準不確かさ
|- 
|質量||<math>m_\text{n}</math>
| {{val|1.67492750056|(85)|e=-27|u=kg}} || rowspan="2" | 5.1{{e-|10}}
|-
|コンプトン波長||<math>\lambda_\text{n}=\tfrac{h}{m_\text{n}c}</math>
| {{val|1.31959090382|(67)|e=-15|u=m}}
|-
|磁気モーメント||<math>\mu_\text{n}</math>
| &minus;{{val|9.6623653|(23)|e=-27|u=J T{{sup-|1}}}} || rowspan="3" | 2.4{{e-|7}}
|-
|g因子||<math>g_\text{n}=\tfrac{2\mu_\text{n}}{\mu_\text{N}}</math>
| &minus;{{val|3.82608552|(90)}}
|-
|磁気回転比||<math>\gamma_\text{n}=\tfrac{2|\mu_\text{n}|}{\hbar}</math>
| {{val|1.83247174|(43)|e=8|u=s{{sup-|1}} T{{sup-|1}}}}
|}

=== 電弱理論 ===
{| class="wikitable" style="text-align:center"
! 量 !! 記号 !! 値 !! 相対標準不確かさ
|- 
|[[フェルミ相互作用#フェルミ結合定数|フェルミ結合定数]]||<math>\tfrac{G_\text{F}}{(\hbar c)^3}</math>
| {{val|1.1663788|(6)|e=-5|u=GeV{{sup-|2}}}} (Particle Data Group)<ref name="pdg">{{Cite web|url=https://pdg.lbl.gov/2024/reviews/rpp2024-rev-phys-constants.pdf|title=2024 Review of Particle Physics|accessdate=2019-05-23|publisher=[[パーティクルデータグループ|Particle Data Group]]|format=PDF}}</ref> || 5.1{{e-|7}} (Particle Data Group)
|-
|[[ワインバーグ＝サラム理論|弱混合角]]||<math>\sin^2\theta_\text{W}</math>
| {{val|0.22305|(23)}} (CODATA)<br>{{Val|0.23129|(4)}} (Particle Data Group){{R|pdg}} || 1.0{{e-|3}} (CODATA)<br>1.7{{e-|4}} (Particle Data Group)
|}
{{Reflist|group="*"}}

== 物理化学の定数 ==
{| class="wikitable" style="text-align:center"
! 量 !! 記号 !! 値 (SI) !! 相対標準不確かさ
|-
|[[ボルツマン定数]]||<math>k</math>
| {{val|1.380649|e=-23|ul=J/K}} || rowspan="5" | 定義値
|-
|[[アボガドロ定数]]||<math>N_\text{A}, L</math>
| {{val|6.02214076|e=23|u=mol{{sup-|1}}}}
|-
|[[ファラデー定数]]||<math>F=N_\text{A}e</math>
| {{val|{{#expr:6.02214076e23*1.602176634e-19}}|u=C mol{{sup-|1}}}}
|-
|[[モルプランク定数]]||<math>N_\text{A}h</math>
| {{val|{{#expr:6.02214076e23*6.62607015e-34}}|u=J s mol{{sup-|1}}}}
|-
|[[気体定数|モル気体定数]]||<math>R=N_\text{A}k</math>
| {{val|{{#expr:6.02214076e23*1.380649e-23}}|u=J K{{sup-|1}} mol{{sup-|1}}}}
|-
|原子質量定数<br>（[[統一原子質量単位]]）
|<math>m_\text{u}=\tfrac{2hcR_\infty}{\alpha^2c^2A_\text{r}(\text{e})}</math>
| {{val|1.66053906892|(52)|e=-27|u=kg}} || rowspan="3" | 3.1{{e-|10}}
|-
|[[モル質量定数]]||<math>M_\text{u}</math>
| {{val|1.00000000105|(31)|e=-3|u=kg mol{{sup-|1}}}}
|-
|[[炭素12]]の[[モル質量]]
|<math>M(^{12}\text{C})=A_\text{r}(^{12}\text{C})M_\text{u}</math>
| {{val|12.0000000126|(37)|e=-3|u=kg mol{{sup-|1}}}}
|}

{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ [[理想気体]]に関わる物理定数
! 量!! 記号!! 値 (SI) !! 相対標準不確かさ
|-
| rowspan="2" |理想気体の[[モル体積]]
| rowspan="2" |<math>V_\text{m}=\tfrac{RT}{p}</math>
| {{val|22.71095464|e=-3|u=m{{sup|3}} mol{{sup-|1}}}} <ref group="†" name="0deg1bar">温度 {{Math|''T'' {{=}} {{Val|273.15|ul=K}}}}、圧力 {{Math|''p'' {{=}} {{Val|100|ul=kPa}}}} における値。</ref>
| rowspan="4" | 定義値
|-
| {{val|22.41396954|e=-3|u=m{{sup|3}} mol{{sup-|1}}}} <ref group="†" name="0deg1atm">温度 {{Math|''T'' {{=}} {{Val|273.15|u=K}}}}、圧力 {{Math|''p'' {{=}} {{Val|101.325|u=kPa}}}} における値。</ref>
|-
| rowspan="2" |[[ロシュミット数]]
| rowspan="2" |<math>n_0=\tfrac{N_\text{A}}{V_\text{m}}</math>
| {{val|2.651645804|e=25|ul=m-3}} {{R|group="†"|0deg1bar}}
|-
| {{val|2.686780111|e=25|u=m{{sup-|3}}}} {{R|group="†"|0deg1atm}}
|-
| rowspan="2" |[[ザックール・テトローデ方程式#ザックール・テトローデ定数|ザックール＝テトローデ定数]]
| rowspan="2" |<math>\tfrac{S_0}{R}=\tfrac{5}{2}+\ln\left[\left(\tfrac{2\pi m_\text{u}kT}{h^2}\right)^{\frac{3}{2}}\tfrac{kT}{p}\right]</math>
| {{val|-1.15170753496|(47)}} <ref group="†">温度 {{Math|''T'' {{=}} {{Val|1|u=K}}}}、圧力 {{Math|''p'' {{=}} {{Val|100|u=kPa}}}} における値</ref>
| 4.1{{e-|10}}
|-
| {{val|-1.16487052149|(47)}} <ref group="†">温度 {{Math|''T'' {{=}} {{Val|1|u=K}}}}、圧力 {{math|''p'' {{=}} {{Val|101.325|u=kPa}}}} における値</ref>
| 4.0{{e-|10}}
|}
{{Reflist|group="†"}}

{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ [[熱放射|熱輻射]]に関わる物理定数
! 量!! 記号!! 値 (SI) !! 相対標準不確かさ
|-
|[[シュテファン＝ボルツマンの法則#シュテファン=ボルツマン定数|シュテファン=ボルツマン定数]]||<math>\sigma=\tfrac{\pi^2}{60}\tfrac{k^4}{\hbar^3c^2}</math>
| {{val|{{#expr:2*pi^5*1.380649e-23^4/(15*6.62607015e-34^3*299792458^2)}}|u=W m{{sup-|2}} K{{sup-|4}}}}
| rowspan="6" | 定義値
|-
|[[ヴィーンの放射法則|第一放射定数]]||<math>c_1=2\pi hc^2</math>
| {{val|{{#expr:2*pi*6.62607015e-34*299792458^2}}|u=W m{{sup|2}}}}
|-
|[[ヴィーンの放射法則|第一放射定数]]<br>（[[放射輝度|分光放射輝度]]）||<math>c_{1L}=2hc^2</math>
| {{val|{{#expr:2*6.62607015e-34*299792458^2}}|u=W m{{sup|2}} sr{{sup-|1}}}}
|-
|[[ヴィーンの放射法則|第二放射定数]]||<math>c_2=\tfrac{hc}{k}</math>
| {{val|1.438776877|e=-2|u=m K}}
|-
| rowspan="2" |[[ウィーンの変位則]]定数
|<math>\begin{align} b &=\lambda_\text{max} T \\ &=c_2/4.965~114~231\ldots\end{align}</math>
| {{val|2.897771955|e=-3|u=m K}}
|-
|<math>\begin{align}b'&=\nu_\text{max}/T \\ &=2.821~439~372\ldots c/c_2\end{align}</math>
| {{val|5.878925757|e=10|u=Hz K{{sup-|1}}}}
|}

== 協定値 ==
{| class="wikitable" style="text-align:center"
! 量 !! 記号 !! 値 !! 相対標準不確かさ
|-
|[[発光効率]]
|<math>K_\text{cd}</math>
|{{Val|683|u=lm W{{sup-|1}}}} ||rowspan="6"|定義値
|-
|[[炭素12]]の[[相対原子質量]]
|<math>A_\text{r}(^{12}\text{C})</math>
|12<ref>{{cite web | title = Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements | url = http://physics.nist.gov/cgi-bin/Compositions/stand_alone.pl?ele=&all=all&ascii=html&isotype=some | publisher = [[NIST]] |accessdate= 2025-02-28|ref = AWandIC}}</ref>
|-
|[[標準重力|標準重力加速度]]||<math>g_n</math>
| {{val|9.80665|u=m s{{sup-|2}}}}
|-
|[[標準状態]]圧力||<math>p^\circ</math>
| {{val|100000|u=Pa}}
|-
|[[標準気圧|標準大気圧]]||<math>1~\text{atm}</math>
| {{val|101325|u=Pa}}
|-
| [[セルシウス度|セルシウス]] 0度||<math>0^\circ\text{C}</math>
| {{val|273.15|u=K}}
|}

== プランク単位 ==
{{see|プランク単位系}}

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[数量の比較]]
* [[人名に由来する物理単位の一覧]]
** {{仮リンク|人名に由来する物理定数|en|List of scientific constants named after people}}
* [[エポニム]]
* [[物理法則]]
* [[科学技術データ委員会]]{{enlink|Committee on Data for Science and Technology|CODATA}}
* [[自然単位系]]
* [[微調整された宇宙]]

{{SI units navbox}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:ふつりていすう}}
[[Category:物理定数|*]]
[[Category:物理量]]
[[Category:物理学に関する一覧]]