Физи'ческие постоя'нные, 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 ћ=h/2 p | 6,626176(36) ×10 -34 Дж × с 1,0545887(57) ×10 -34 Дж × с | 5,4 5,4 |
Постоянная Авогадро | N A | 6,022045(31) ×10 23 моль -1 | 5,1 |
Масса покоя электрона | m e | 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/m e | 1,7588047(49) ×10 -11 к/кг -1 | 2,8 |
Масса покоя мюона | m m | 1,883566(11) ×10 -28 кг 0,11342920(26) а. е. м. | 5,6 2,3 |
Масса покоя протона | m p | 1,6726485(86) ×10 -27 кг 1,007276470(11) а. е. м. | 5,1 0,011 |
Масса покоя нейтрона | m n | 1,6749543(86) ×10 -27 кг 1,008665012(37) а. е. м. | 5,1 0,037 |
Постоянная Фарадея | F = N A e | 9,648456(27) ×10 4 к/моль | 2,8 |
Квант магнитного потока | Ф 0 = h/ 2 e | 2,0678506(54) ×10 -15 вб | 2,6 |
Постоянная Ридберга | R ¥ | 1,097373177(83) ×10 -7 м -1 | 0,075 |
Радиус Бора | a 0 = a/4 p R ¥ | 0,52917706(44) ×10 -10 м | 0,82 |
Комптоновская длина и- волны электрона | l c = a 2 /2 R ¥ l c / 135 p = a a 0 | 2,4263089(40) ×10 -12 м 3,8615905(64) ×10 -13 м | 1,6 1,6 |
Ядерный магнетон | m N =eћ/2m p | 5,050824(20) ×10 -27 Дж × Тл -1 | 3,9 |
Магнетон Бора | m B =eћ/2m e | 9,274078(36) ×10 -24 Дж × Тл -1 | 3,9 |
Магнитный момент электрона в магнетонах Бора | m e /m B | 1,0011596567(35) | 0,0035 |
Магнитный момент протона в ядерных магнетонах | m p /m N | 2,7928456(11) | 0,38 |
Магнитный момент электрона | m e | 9,284832(36) ×10 -24 Дж × Тл -1 | 3,9 |
Магнитный момент протона | m p | 1,4106171(55) ×10 -26 Дж × Тл -1 | 3,9 |
Магнитный момент протона в магнетонах Бора | m p/ m N | 1,521032209(16) ×10 -3 | 0,011 |
Гиромагнитное отношение для протона | g p | 2,6751987(75) ×10 8 с -1 × Тл -1 | 2,8 |
Универсальная газовая постоянная | R | 8,314441(26) Дж/( К × моль) | 31 |
Постоянная Больцмана | k = R/N A | 1,380662(44) ×10 -23 Дж/ К | 32 |
Постоянная Стефана – Больцмана | s = (p 2 /60) k 4 / ћ 3 c 2 | 5,67032(71) ×10 -8 Вт × м -2 ×К -4 | 125 |
Гравитационная постоянная | G | 6,6720(41) ×10 -11 Н × м 2 /кг 2 | 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.