Фізичні сталі (фізичні константи) — це величини, значення яких вважаються незмінними в межах сучасних фізичних теорій і не залежать від часу, місця, стану руху системи або властивостей конкретних тіл. Вони відображають фундаментальні властивості природи та використовуються в усіх розділах фізики.

Фізичні константи:

  • входять до основних фізичних законів і рівнянь;
  • забезпечують єдність і відтворюваність вимірювань;
  • слугують основою для визначення одиниць вимірювання в системі SI.

Частина констант визначена точно (за домовленістю), інші — виміряні експериментально з певною похибкою.

Основні фундаментальні фізичні константи

Швидкість світла у вакуумі

c = 299 792 458 м/с
Фундаментальна гранична швидкість поширення взаємодій та сигналів у вакуумі. Значення визначене точно.

Гравітаційна стала

G = 6.67430 × 10^(-11) м^3/(кг·с^2)
Характеризує силу гравітаційної взаємодії між масами.

Стала Планка

h = 6.62607015 × 10^(-34) Дж·с
Визначає квантовий характер випромінювання та енергії. Значення визначене точно.
Зведена стала Планка:
h_звед = h / (2·π)

Елементарний заряд

e = 1.602176634 × 10^(-19) Кл
Модуль заряду електрона та протона. Значення визначене точно.

Стала Больцмана

k = 1.380649 × 10^(-23) Дж/К
Пов’язує температуру з енергією теплового руху частинок. Значення визначене точно.

Стала Авогадро

N_A = 6.02214076 × 10^23 1/моль
Показує кількість частинок у одному молі речовини. Значення визначене точно.

Інші важливі фізичні константи

  • Електрична стала (діелектрична проникність вакууму)
    ε0 = 8.8541878128 × 10^(-12) Ф/м
  • Магнітна стала (магнітна проникність вакууму)
    μ0 = 4·π × 10^(-7) Гн/м
  • Маса електрона
    m_e = 9.10938356 × 10^(-31) кг
  • Маса протона
    m_p = 1.67262192369 × 10^(-27) кг
с =2.997924580 (12) х 1010 см/сек
G = 6.6720 (41) x 10-8 дин/см2 г2
h = 6.626176 (36)x 10-27 эрг сек
e = 4.803242 (14) x 10-10 CGSE =1.6021892 (46) x 10-19 Кулон
me = 9.109534 (47) x 10-28 г
mp = 1.6726485 (86) x 10-24 г =1.007276470 ат.од.маси
mn = 1.6749543 (86) x 10-24 г = 1.008665012 (37) ат.од.маси
ат.од.маси= 1.6605655 (86) x 10-24 г
mp/me = 1836.15152 (70)
mec2 =511.0034 (14) кэВ
1/α =137.03604 (11)
re = e2/mec2 =2.8179380 (70) x 10-13 см
Боровський радіус а0 = h2/4π2mee2 = 0.52917706 (44) x 10-8 см
Стала Рідберга R = 109.7373177 (83) см-1
Число Авогадро N =6.022045 (31) x 1023 (моль)-1
k = 1.380662 (44) x 10-16 эрг/градус
Томпсонівський перетин σT = 0.6652448 (33) х 10-24 см2

Класифікація фізичних констант

  1. Фундаментальні
    Не зводяться до інших величин (c, h, G, e).
  2. Електромагнітні
    Пов’язані з електрикою і магнетизмом (ε0, μ0).
  3. Квантові
    Визначають квантові ефекти (h, h_звед).
  4. Термодинамічні
    Пов’язані з тепловими процесами (k, N_A).

Роль у сучасній фізиці

Фізичні константи:

  • входять до законів Ньютона, Максвелла, Шредінгера, Ейнштейна;
  • визначають масштаби мікро- і макросвіту;
  • лежать в основі Міжнародної системи одиниць (SI);
  • використовуються для перевірки фундаментальних теорій.

Хоча фізичні константи вважаються незмінними, у сучасній космології та теоретичній фізиці досліджується можливість їх надзвичайно малих змін у космічних масштабах часу, однак експериментальних підтверджень цьому наразі немає.

Фізичні сталі — це універсальні числові характеристики природи, які визначають закони фізики та масштаби Всесвіту.

Константа Позначення Значення
Швидкість світла у вакуумі c 2.99792458 108 м/с
Елементарний заряд e 1.6021892 10-19 Кл
Число Авогадро Na 6.022045 10 23 моль -1
Маса спокою електрона m e 9.109534 10 -31 кг
Маса спокою протона mp 1.6726485 10 -27 кг
Стала Планка h 6.626176 10 -34 Дж с
Класичний радіус електрона re 2.817938 10-15 м
Електрична стала e o 8.85418783 10 -12 Ф/м
Газова стала R 8.31441 Дж/(К моль)
Стала Больцмана k 1.380662 10 -23 Дж/К
Гравітаційна стала g 6.6720 10 -11 Н м2/кг 2
Нормальне прискорення g 9.80665 м/с2
позначення  Назва  величина
e одиниця заряду 1.6 · 10 -19  Кл
1 / α = ћс / e 2 постійна тонкої структури 137.0
c швидкість світла у вакуумі 2.998 х 10 10  см / с
h постійна Планка 6.626 · 10 -27  ерг . з
ћ наведена постійна Планка 6.582 · 10 -22  МеВ · з
ћс константа конверсії 197.3 МеВ · Фм
k константа Больцмана 8.617 · 10 -11  МеВ / град
r e класичний радіус електрона 2.818 Фм
ћ / m e c комптонівська довжина хвилі електрона 386.2 Фм
ћ / m p c комптонівська довжина хвилі протона 0.210 Фм
  комптонівська довжина хвилі півонії 1.414 Фм
  атомна одиниця маси 931.5 МеВ / c 2
m e маса електрона 0.511 МеВ / c 2
m n маса нейтрона 939.6 МеВ / c 2
m p маса протона 938.3 МеВ / c 2
  маса π – , π + 139.6 МеВ / c 2
  маса π 0 135.0 МеВ / c 2
  маса W – , W + -бозонов 80.2 ГеВ / c 2
  маса Z-бозона 91.2 ГеВ / c 2
N A число Авогадро 6.02 . 10 23
μ N = ћe / 2m p c ядерний магнетон 3.152 · 10 -18 МеВ / Г
  магнітний момент протона 2.793μ N
  магнітний момент нейтрона 1.913μ N

Дещо інше: