電子ボルトのソースを表示

{{参照方法|date=2016年10月}}{{単位|
名称=電子ボルト<br />（electron volt）|
記号=eV|
単位系=[[非SI単位]]、[[SI併用単位]]|
物理量=[[エネルギー]]|
定義=真空中において1 Vの電位差を通過することにより電子が得る運動エネルギー<ref> [https://unit.aist.go.jp/nmij/public/report/SI_9th/pdf/SI_9th_%E6%97%A5%E6%9C%AC%E8%AA%9E%E7%89%88_r.pdf 国際単位系（SI）第9版（2019）日本語版] p.115 表8 注(g)、[[産業技術総合研究所]]、計量標準総合センター、2020年4月</ref>|
SI={{Val|1.602176634|e=-19|u=J|s=（正確に）}}
}}
'''電子ボルト'''（でんしボルト、{{lang-en-short|electron volt}}、記号: eV<ref>[https://unit.aist.go.jp/nmij/public/report/SI_9th/pdf/SI_9th_%E6%97%A5%E6%9C%AC%E8%AA%9E%E7%89%88_r.pdf 国際単位系（SI）第9版（2019）日本語版] p.114 表8、[[産業技術総合研究所]]、計量標準総合センター、2020年4月</ref>）または'''エレクトロンボルト'''<ref>[[#近角(2013)|近角(2013)]] p.453</ref>とは、[[エネルギー]]の[[単位]]のひとつである。[[非SI単位]]であるが[[SI併用単位]]となっている。ただし、[[計量法]]における[[計量法#法定計量単位|法定計量単位]]ではない。

{{Val|1|u=eV}} は、[[電気素量]]（[[電子]]1個の[[電荷]]の絶対値）をもつ[[荷電粒子]]が、真空中で{{Val|1|ul=V}} の[[電圧|電位差]]を抵抗なしに通過するときに得るエネルギーである。[[2019年]]の[[SI基本単位の再定義 (2019年)|SI基本単位の再定義]]により、{{Val|1|u=eV}} の値は正確に{{Val|1.602176634|e=-19|u=J}} である。

== 概要 ==
[[自由空間]]内で[[電子]]一つが {{Val|1|u=V}} の[[電圧]]で加速されるときに得る[[エネルギー]]が1 電子ボルトである。単位記号は {{Val|1|u=eV}} である。[[素粒子物理学]]をはじめ、[[原子核物理学]]、[[物性物理学]]、[[高エネルギー物理学]]、あるいは[[化学]]、[[半導体工学]]などの分野でも幅広く使用されるエネルギーの単位である。

=== 倍量・分量単位 ===
倍量・分量単位を、[[SI単位]]と同様に、単位記号「eV」に[[SI接頭語]]を付けて表現する（[[SI併用単位#SI接頭語と組み合わせることができる単位]]）。分量単位は、meV、μeV であり、倍量単位は、keV（ケブ）、MeV（メブ）、GeV（ジェブ）（米 BeV: ベヴ）、TeV（テブ）、PeV（ペブ）、EeV、ZeV である。倍量単位の後の括弧内の表記は慣習的な発音である。「ブ」の代わりに「ヴ」と発音する場合もある。

[[物性物理学]]分野では数 meV – 数 eV（もっと大きい場合もある）の範囲の議論が多く（1 meVが約10 [[ケルビン|K]]に相当する）、[[高エネルギー物理学]]の分野では数 MeV – 数 GeV（あるいはそれ以上）の範囲の議論が多い。

[[宇宙物理学]]では、[[超新星]]の爆発などにより[[銀河系]]の中からやってくる[[宇宙線]]がTeV – PeVオーダー。また、[[銀河系]]の外の未知の起源によりあらゆる方向からやってきている[[宇宙線]]は、1粒が毎秒[[電球]]1個のエネルギーという超強力なZeVオーダーという<ref>[http://slideshowjp.com/doc/1362298/%E5%AE%87%E5%AE%99%E3%81%AE%E8%AC%8E%E3%82%92%E8%A7%A3%E3%81%8F%E4%B8%89%E3%81%A4%E3%81%AE%E6%89%8B%E6%B3%95  宇宙の謎を解く三つの手法] [http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/public_relation/brochure/20131001/ICRRBrochure2014_web_low_4.pdf 同、PDFファイル] - 東京大学宇宙線研究所</ref>。

=== エネルギー単位間の換算 ===
eVを含む[[エネルギー]]単位間の[[単位の換算|換算]]表を示す。
 {{エネルギーの単位}}

=== 質量との換算 ===
エネルギーと[[質量]]の単位は、互いに変換できる。これは、[[アルベルト・アインシュタイン]]による[[特殊相対性理論]]の帰結として有名な、質量とエネルギーの等価性の式「[[E=mc2|E=mc<sup>2</sup>]]」による（E:[[エネルギー]]、m:[[質量]]、c:真空中の[[光速度]]）。

この関係から、[[素粒子]]の質量の単位として、eVを[[光速度]]の[[二乗]]で割った「{{math|eV/c{{sup|2}}}}」が使われている。[[発音]]例は「ee-vee per see-squared」「ee-vee over see-squared」など<ref>[https://physics.stackexchange.com/questions/112134/how-to-pronounce-textrmev-c2 How to pronounce eV/c2] - 
_
Physics Stack Exchange</ref>。

[[キログラム]] (kg)への換算は次のとおり。1 {{math|eV/c{{sup|2}}}} ≈ {{Val|1.782662|e=-36|ul=kg}} .<ref>[http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?evkg CODATA(evkg)]</ref>（1eV = {{Val|1.602176634|e=-19|ul=J}} を[[光速度]] c = {{Val|2.99792458|e=8|ul=m/s}} の[[自乗]]で割って求められる。）

[[電子]]の質量は約 0.5109989500 M{{math|eV/c{{sup|2}}}}<ref>[https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mec2mev CODATA (electron mass)]</ref>、[[陽子]]の質量は約 938.2720882 M{{math|eV/c{{sup|2}}}}<ref>[https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpc2mev CODATA (proton mass)]</ref>、[[統一原子質量単位]] {{Val|1|ul=u}} （ダルトンともいう）は陽子の質量に近く約 931.4941024 M{{math|eV/c{{sup|2}}}} <ref>[http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?uev CODATA (uev)]</ref>に相当する。

'''※'''[[自然単位系]]においてeVはエネルギーそのものの次元と解釈できることに注意。

=== 温度との換算 ===
[[統計力学]]の[[ボルツマンの公式]]に基づき、電子ボルト単位で表された値は[[ボルツマン定数]] {{math|''k''{{sub|B}}}} （正確に{{Val|1.380649|e=-23|u=J/K}}）で割って[[温度]]（[[ケルビン]]を単位とする[[熱力学温度]]）に換算できる。

:<math>{1 \over k_{\text{B}}} = {1.602\,176\,634 \times 10^{-19} \text{ J/eV} \over 1.380\,649 \times 10^{-23} \text{ J/K}} = 1.160\,451\,81 \times 10^{4}  \text{ K/eV}</math>

:<math>{k_{\text{B}}} = 8.617\,333\,3 \times 10^{-5}  \text{ eV/K}</math>

したがって、{{Val|3|/|2|u=eV}} の平均[[運動エネルギー]]をもつ三次元[[単原子分子]]からなる[[理想気体]]の温度は {{Val|11604.5181|u=K}} となる。

典型的な[[磁場閉じ込め方式]][[核融合炉]]の[[プラズマ]]温度として15 keVを例にとり、[[ボルツマン定数]] で割ると、約170 MK（メガケルビン）（約1億7千万度）を得る。

[[プラズマ物理学]]では温度を電子ボルトで示す[[慣例]]がある。

== 主な利用場面 ==
電子ボルトという単位は、日常生活ではあまり用いられないが、[[巨視的]]な物質や現象を[[素粒子]]1個単位から記述するには便利である。このため学問や産業の現場において、[[光子]]や[[電子]]、[[原子]]などの持つエネルギーの大きさを表す際に広く利用されている。以下、代表的な例をいくつか挙げる。

*[[物質]]中の[[電子]]の持つエネルギーを表現する際に用いられる。たとえば外部から与えた[[電界]]によって全体の[[電位]]が {{Val|1|u=V}} 変化すると、電界中の電子の[[位置エネルギー]]がちょうど {{Val|1|u=eV}} 変化することになるため、計算上都合がよい。
**[[物質]]全般の[[価電子]]、[[自由電子]]などのエネルギーの表現に用いられる。
**[[半導体素子]]内部の[[バンド構造]]の表現に用いられる。
**[[プラズマ]]中の[[電子]]（や[[原子]]）のエネルギーの記述に用いられる。
**[[高エネルギー物理学]]、[[放射線治療]]において、[[加速器]]から照射される[[荷電粒子]]のエネルギーの大きさを表すのに用いられる。

*[[可視光線]]域での[[光子]]1個のエネルギーは数eVである（たとえば、波長620 [[ナノメートル|nm]]の赤い光の[[光子]]1個のエネルギーは2 eV）。単位eVは、光子と電子の[[相互作用]]の取り扱いに便利である。
<!--化学反応、素粒子物理、etc...-->

== 符号位置 ==
[[Unicode|ユニコード]]記号
{| class="wikitable" style="text-align:center;"
!記号!![[Unicode]]!![[JIS X 0213]]!![[文字参照]]!!名称
{{CharCode|13006|32ce|-|電子ボルト<br />electron volt|font=個別|family='メイリオ',Meiryo,'VL ゴシック','VL Gothic','花園明朝A',HanaMinA,'AR PL Ukai CN',Code2000,'和田研中丸ゴシック2004絵文字',WadaLabChuMaruGo2004Emoji,YOzFont,'和田研細丸ゴシック2004絵文字',WadaLabMaruGo2004Emoji,'Nishiki-teki'}}
|}

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[計量単位一覧]]
* [[エネルギーの比較]]
* [[エネルギーの単位]]

== 参考文献 ==
* {{cite book | 和書 | title=理解しやすい物理 物理基礎収録版 | editor=近角 聰信, 三浦 登(編) | publisher=文英堂 | year=2013 | ref=近角(2013) }}
* {{cite book | 和書 | author=S.グラストン, M. C. エドランド | title=原子炉の理論 | year=1955 | editor=伏見康治, 大塚 益比古(共訳) | ref=グラストン(1955) }}

{{SI units navbox}}
 
{{DEFAULTSORT:てんしほると}}
<!--[[category:物理学]]-->
[[Category:電子]]
[[Category:エネルギーの単位]]
[[Category:質量の単位]]
[[Category:SI併用単位]]