基本定数や定義

量子力学を理論的に想像し考えるのであればあまり定数や定義は不要かもしれませんが、数式を理解しようとするとどうしても必要になるのが多々登場する定義や定数です。簡単なものから記載し少しづつ記事に加えて行こうと思います。

「秒」って何?と聞かれても困りますよね?でも全て定義があります。

【秒】の定義
1956年以前は地球の自転を元に算出されていましたが、地球の自転速度は一定ではない事がわかり1956年より地球の公転から算出した定義「1秒は、暦表時の1900年1月0日12時に対する太陽年の1/31,556,925.9747倍である」とされていました。しかしこれでも正確性に欠くため新たに採用されたのが今の量子力学的なより精度の高い定義へと変わりました。それは
「セシウム133 原子の基底状態の2つの超微細準位間の遷移に対応する放射の9,192,631,770周期の継続時間」というものです。よく分からないかもしれませんので簡単に言うと、
「セシウム133原子へ約9GHzマイクロ波の周波数電波照射を行うと電子が一定の時間間隔で極性が入れ替わる。この入れ替わる時間の長さが1秒。」と言うわけです。
原子時計はほぼこれと同じ仕組みで動いています。

【m(メートル)】の定義
光が真空中で1秒の1/299,792,458間に進む距離
光の速度は秒速30万Kmと覚えていると思います。正確には299,792,458m/sです。
元々は地球の周回距離から割り出したりしていたが正確性という点で欠点が多い事が分かり上記のような定義へと進化したもの。

【Kg(キログラム)】の定義
国際キログラム原器(プラチナ90%、イリジウム10%からなる合金で直径・高さともに39ミリメートルの円柱)の質量を1Kgとした。
人工物から定義を作ったのはこの質量くらいかもしれない。

【K(ケルビン)】の定義
水の三重点の熱力学温度の273.16分の1
水は気圧が低い高山では低い温度で沸騰することはご存知ですね?そして水が氷になる温度も。こうした水の状態、「固・液・気」の三相が共存する熱力学的平衡状態「気温0.01 ℃:気圧0.006036563atm」であり、このときが273.16K(ケルビン)である。

【mol(モル)】の定義
0.012キログラムの炭素12の中に存在する原子の数と等しい構成要素を含む系の物質量
省略して書くと「0.012kg中に含まれる原子、分子、イオン、電子その他の粒子などの量」となる。

【プランク定数(h)】
プランク時間     1/10の44乗秒(5.39116(13)×10の-44乗)
プランク長      1/10の35乗m (1.616229(38)×10の-35乗)
プランク温度     10の32乗℃(1.416808(33)×10の32乗)