Electronvoltio

El electronvoltio, abreviado como eV, es una Unidad de energía equivalente a la energía cinética que adquiere un electrón al ser acelerado por una diferencia de potencial en el vacío de 1 Voltio‏‎. Dicho valor se obtiene experimentalmente por lo que no es una cantidad exacta. 1eV = 1.602176462 × 10⁻¹⁹ J

Es una de las unidades aceptadas para su uso en el SI (Sistema Internacional de unidades) pero que no pertenecen estrictamente a él.

El electronvoltio está muy bien adaptado para trabajar con energías de ionización o de excitación de átomos o para energías de cohesión de moléculas. La energía de ionización es usualmente de unos eV a unas decenas de eV. La energía térmica de partículas (electrones, neutrones) a la temperatura ambiente es de 23 meV (milielectronvoltios). La energía de los rayos X (y de los electrones que los producen) utilizados para hacer una radiografía es de 50 keV.

Sin embargo, en Física de altas energías, el electronvoltio resulta una unidad muy pequeña por lo que son de uso frecuente múltiplos como el Megaelectronvoltio MeV o el Gigaelectronvoltio GeV llegando en la actualidad y con los más potentes aceleradores de partículas al Teraelectronvoltio TeV. Hay objetos en nuestro universo que son aceleradores aún más potentes: se han detectados Rayos gamma de decenas de TeV y Rayos cósmicos de Petaelectronvoltios (PeV, mil TeV) y hasta de decenas de Exaelectronovoltios (EeV, equivalente a mil PeV).

Algunos múltiplos típicos son:

1 keV = 10³ eV

1 MeV = 10³ keV = 10⁶ eV

1 GeV = 10³ MeV = 10⁹ eV

1 TeV = 10³ GeV = 10¹² eV

1 PeV = 10³ TeV = 10¹⁵ eV

1 EeV = 10³ PeV = 10¹⁸ eV

En Física de partículas se usa indistintamente como unidad de masa y energía ya que en Relatividad ambas magnitudes se refieren a la misma cosa. La relación de Einstein E=m·c² da lugar a la unidad de masa eV/c².

1 eV/c² = 1.783 × 10^-36 kg

1 keV/c² = 1.783 × 10^-33 kg

1 MeV/c² = 1.783 × 10^-30 kg

1 GeV/c² = 1.783 × 10^-27 kg

Nota: La ventaja de expresar la masa de las partículas en múltiplos del electronvoltio es que cuando hablamos de su aniquilación o del coste de producción de estas el paso de energía a masa es directo. Es decir que si se ha destruido un electrón se habrán generado 511keV de energía ya que la masa de esa partícula es de 511keV/c² que es un valor idéntico al de su Energía en reposo. Por eso, frecuentemente se omite poner c² en las unidades y se habla de electronvoltios tanto si nos referimos a masa como a energía.

Referencias

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