物理定数

物理定数（ぶつりていすう、ぶつりじょうすう、英: physical constant）とは、値が変化しない物理量のことである。

プランク定数や万有引力定数、アボガドロ定数などは非常に有名なものである。例えば、光速はこの世で最も速いスカラー量としてのスピードで、ボーア半径は水素の電子の（第一）軌道半径である。また、大半の物理定数は固有の単位を持つが、光子と電子の相互作用を具体化する微細構造定数の様に単位を持たない無次元量も存在する。

以下の数値で特記のないものは科学技術データ委員会 (CODATA) が推奨する値であり、2019年 5月20日に"2018 CODATA recommended values"として発表されたものである^[1]。

表の「値」の列における括弧内の数値は標準不確かさを示す。例えば 6.67430(15)×10⁻¹¹ は、(6.67430±0.00015)×10⁻¹¹ という意味である（(不確かさ)を参照）。また、光速度などの定義値とされているものは、SI基本単位の定義定数やその値を元に定まるものなので不確かさは無い。

詳細は「SI基本単位の再定義 (2019年)」を参照

普遍定数

量	記号	値	相対標準不確かさ
真空中の光速	$c$	299792458 m/s	定義値
真空の透磁率	$\mu _{0}={\tfrac {4\pi \alpha \hbar }{e^{2}c}}$	1.25663706212(19)×10⁻⁶ N⋅A⁻²	1.5×10⁻¹⁰
真空の透磁率	${\tfrac {\mu _{0}}{4\pi \times 10^{-7}}}$	1.00000000055(15) N⋅A⁻²
真空の誘電率	$\varepsilon _{0}={\tfrac {1}{\mu _{0}c^{2}}}$	8.8541878128(13)×10⁻¹² F m⁻¹
(真空のインピーダンス)	$Z_{0}=\mu _{0}c$	376.730313668(57) Ω
万有引力定数	$G$	6.67430(15)×10⁻¹¹ N m² kg⁻²	2.2×10⁻⁵
プランク定数	$h$	6.62607015×10⁻³⁴ J⋅s	定義値
ディラック定数	$\hbar ={\tfrac {h}{2\pi }}$	1.054571817...×10⁻³⁴ J⋅s	定義値

電磁気学の定数

量	記号	値（SI単位）	相対標準不確かさ
電気素量	$e$	1.602176634×10⁻¹⁹ C	定義値
電気素量	${\tfrac {e}{\hbar }}$	1.519267447×10²⁴ A J⁻¹
(磁束量子)	$\Phi _{0}={\tfrac {h}{2e}}$	2.0678338484619×10⁻¹⁵ Wb
(コンダクタンス量子)（英語版）	$G_{0}={\tfrac {2e^{2}}{h}}$	7.7480917298637×10⁻⁵ S
(抵抗量子)	$R_{0}={\tfrac {h}{2e^{2}}}$	12906.403729652 Ω
(ジョセフソン定数)	$K_{\text{J}}={\tfrac {2e}{h}}$	483597.8484×10⁹ Hz V⁻¹
フォン・クリッツィング定数	$R_{\text{K}}={\tfrac {h}{e^{2}}}$	25812.807459305 Ω
ボーア磁子	$\mu _{\text{B}}={\tfrac {e\hbar }{2m_{\text{e}}}}$	9.2740100783(28)×10⁻²⁴ J T⁻¹	3.0×10⁻¹⁰
核磁子	$\mu _{\text{N}}={\tfrac {e\hbar }{2m_{\text{p}}}}$	5.0507837461(15)×10⁻²⁷ J T⁻¹	3.1×10⁻¹⁰

原子・核物理学の定数

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
微細構造定数	$\alpha ={\tfrac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}\hbar c}}$	7.2973525693(11)×10⁻³	1.5×10⁻¹⁰
微細構造定数	$\alpha ^{-1}$	137.035999084(21)	1.5×10⁻¹⁰
リュードベリ定数	$R_{\infty }={\tfrac {\alpha ^{2}m_{\text{e}}c}{2h}}$	10973731.568160(21) m⁻¹	1.9×10⁻¹²
ボーア半径	$a_{0}={\tfrac {\alpha }{4\pi R_{\infty }}}$	5.29177210903(80)×10⁻¹¹ m	1.5×10⁻¹⁰
ハートリーエネルギー	$E_{\text{h}}=2R_{\infty }hc$	4.3597447222071(85)×10⁻¹⁸ J	1.9×10⁻¹²
循環量子	${\tfrac {\pi \hbar }{m_{\text{e}}}}$	3.6369475516(11)×10⁻⁴ m² s⁻¹	3.0×10⁻¹⁰

電子及び核子

電子に関わる物理定数
量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
質量	$m_{\text{e}}$	9.1093837015(28)×10⁻³¹ kg	3.0×10⁻¹⁰
コンプトン波長	$\lambda _{\text{e}}={\tfrac {h}{m_{\text{e}}c}}$	2.42631023867(73)×10⁻¹² m	3.0×10⁻¹⁰
古典電子半径	$r_{\text{e}}=\alpha ^{2}a_{0}$	2.8179403262(13)×10⁻¹⁵ m	4.5×10⁻¹⁰
(トムソン断面積)	$\sigma _{\text{e}}={\tfrac {8\pi }{3}}r_{\text{e}}^{2}$	6.6524587321(60)×10⁻²⁹ m²	9.1×10⁻¹⁰
(磁気モーメント)	$\mu _{\text{e}}$	−9.2847647043(28)×10⁻²⁴ J T⁻¹	3.0×10⁻¹⁰
(g因子)	$g_{\text{e}}={\tfrac {2\mu _{\text{e}}}{\mu _{\text{B}}}}$	−2.00231930436256(35)	1.7×10⁻¹³
異常磁気モーメント	$a_{\text{e}}={\tfrac {\|g_{\text{e}}\|}{2}}-1$	1.15965218128(18)×10⁻³	1.5×10⁻¹⁰
磁気回転比	$\gamma _{\text{e}}={\tfrac {2\|\mu _{\text{e}}\|}{\hbar }}$	1.76085963023(53)×10¹¹ s⁻¹ T⁻¹	3.0×10⁻¹⁰

陽子に関わる物理定数
量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
質量	$m_{\text{p}}$	1.67262192369(51)×10⁻²⁷ kg	3.1×10⁻¹⁰
コンプトン波長	$\lambda _{\text{p}}={\tfrac {h}{m_{\text{p}}c}}$	1.32140985539(40)×10⁻¹⁵ m	3.1×10⁻¹⁰
磁気モーメント	$\mu _{\text{p}}$	1.41060679736(60)×10⁻²⁶ J T⁻¹	4.2×10⁻¹⁰
g因子	$g_{\text{p}}={\tfrac {2\mu _{\text{p}}}{\mu _{\text{N}}}}$	5.5856946893(16)	2.9×10⁻¹⁰
磁気回転比	$\gamma _{\text{p}}={\tfrac {2\mu _{\text{p}}}{\hbar }}$	2.6752218744(11)×10⁸ s⁻¹ T⁻¹	4.2×10⁻¹⁰
遮蔽された磁気モーメント^{[* 1]}	$\mu '_{\text{p}}$	1.410570560(15)×10⁻²⁶ J T⁻¹	1.1×10⁻⁸
遮蔽された磁気モーメント^{[* 1]}	${\tfrac {\mu '_{\text{p}}}{\mu _{\text{B}}}}$	1.520993128(17)×10⁻³
遮蔽された磁気回転比^{[* 1]}	$\gamma '_{\text{p}}={\tfrac {2\mu '_{\text{p}}}{\hbar }}$	2.675153151(29)×10⁸ s⁻¹ T⁻¹
遮蔽された磁気回転比^{[* 1]}	${\tfrac {\gamma '_{\text{p}}}{2\pi }}$	42.57638474(46) MHz T⁻¹

^ ^a ^b H₂O 中, 球, 25 °C

中性子に関わる物理定数
量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
質量	$m_{\text{n}}$	1.67492749804(95)×10⁻²⁷ kg	5.7×10⁻¹⁰
コンプトン波長	$\lambda _{\text{n}}={\tfrac {h}{m_{\text{n}}c}}$	1.31959090581(75)×10⁻¹⁵ m	5.7×10⁻¹⁰
磁気モーメント	$\mu _{\text{n}}$	−9.6623651(23)×10⁻²⁷ J T⁻¹	2.4×10⁻⁷
g因子	$g_{\text{n}}={\tfrac {2\mu _{\text{n}}}{\mu _{\text{N}}}}$	−3.82608545(90)
磁気回転比	$\gamma _{\text{n}}={\tfrac {2\|\mu _{\text{n}}\|}{\hbar }}$	1.83247171(43)×10⁸ s⁻¹ T⁻¹

電弱理論

量	記号	値	相対標準不確かさ
(フェルミ結合定数)	${\tfrac {G_{\text{F}}}{(\hbar c)^{3}}}$	1.1663787(6)×10⁻⁵ GeV⁻² (Particle Data Group) ^[2]	5.1×10⁻⁷ (Particle Data Group)
弱混合角	$\sin ^{2}\theta _{\text{W}}$	0.22290(30) (CODATA) 0.23122(4) (Particle Data Group) ^[2]	1.3×10⁻³ (CODATA) 1.7×10⁻⁴ (Particle Data Group)

物理化学の定数

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
ボルツマン定数	$k$	1.380649×10⁻²³ J/K	定義値
アボガドロ定数	$N_{\text{A}},L$	6.02214076×10²³ mol⁻¹
ファラデー定数	$F=N_{\text{A}}e$	96485.33212331 C mol⁻¹
モルプランク定数	$N_{\text{A}}h$	3.9903127128934×10⁻¹⁰ J s mol⁻¹
モル気体定数	$R=N_{\text{A}}k$	8.3144626181532 J K⁻¹ mol⁻¹
原子質量定数（統一原子質量単位）	$m_{\text{u}}={\tfrac {2hcR_{\infty }}{\alpha ^{2}c^{2}A_{\text{r}}(e)}}$	1.66053906660(50)×10⁻²⁷ kg	3.0×10⁻¹⁰
モル質量定数	$M_{\text{u}}$	0.99999999965(30)×10⁻³ kg mol⁻¹
炭素12のモル質量	$M(^{12}{\text{C}})=A_{\text{r}}(^{12}{\text{C}})M_{\text{u}}$	11.9999999958(36)×10⁻³ kg mol⁻¹

理想気体に関わる物理定数
量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
理想気体のモル体積	$V_{\text{m}}={\tfrac {RT}{p}}$	22.71095464×10⁻³ m³ mol⁻¹ ^{[† 1]}	定義値
理想気体のモル体積	$V_{\text{m}}={\tfrac {RT}{p}}$	22.41396954×10⁻³ m³ mol⁻¹ ^{[† 2]}
ロシュミット数	$n_{0}={\tfrac {N_{\text{A}}}{V_{\text{m}}}}$	2.651645804×10²⁵ m⁻³ ^{[† 1]}
ロシュミット数	$n_{0}={\tfrac {N_{\text{A}}}{V_{\text{m}}}}$	2.686780111×10²⁵ m⁻³ ^{[† 2]}
(ザックール＝テトローデ定数)	${\tfrac {S_{0}}{R}}={\tfrac {5}{2}}+\ln \left[\left({\tfrac {2\pi m_{\text{u}}kT}{h^{2}}}\right)^{\frac {3}{2}}{\tfrac {kT}{p}}\right]$	−1.15170753706(45) ^{[† 3]}	3.9×10⁻¹⁰
(ザックール＝テトローデ定数)		−1.16487052358(45) ^{[† 4]}	3.9×10⁻¹⁰

^ ^a ^b 温度 $T = 273.15 K$ 、圧力 $p = 100 kPa$ における値。
^ ^a ^b 温度 $T = 273.15 K$ 、圧力 $p = 101.325 kPa$ における値。
^ 温度 $T = 1 K$ 、圧力 $p = 100 kPa$ における値
^ 温度 $T = 1 K$ 、圧力 $p = 101.325 kPa$ における値

熱輻射に関わる物理定数
量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
(シュテファン=ボルツマン定数)	$\sigma ={\tfrac {\pi ^{2}}{60}}{\tfrac {k^{4}}{\hbar ^{3}c^{2}}}$	5.6703744191844×10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴	定義値
第一放射定数	$c_{1}=2\pi hc^{2}$	3.7417718521928×10⁻¹⁶ W m²
第一放射定数（分光放射輝度）	$c_{1L}=2hc^{2}$	1.1910429723972×10⁻¹⁶ W m² sr⁻¹
第二放射定数	$c_{2}={\tfrac {hc}{k}}$	1.438776877×10⁻² m K
ウィーンの変位則定数	${\begin{aligned}b&=\lambda _{\text{max}}T\\&=c_{2}/4.965~114~231\ldots \end{aligned}}$	2.897771955×10⁻³ m K
ウィーンの変位則定数	${\begin{aligned}b'&=\nu _{\text{max}}/T\\&=2.821~439~372\ldots c/c_{2}\end{aligned}}$	5.878925757×10¹⁰ Hz K⁻¹

協定値

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
発光効率	$K_{\text{cd}}$	683 lm W⁻¹	定義値
炭素12の相対質量	$A_{\text{r}}(^{12}{\text{C}})$	12
標準重力加速度	$g_{n}$	9.80665 m s⁻²
標準状態圧力		100000 Pa
標準大気圧	$1~{\text{atm}}$	101325 Pa
セルシウス 0度	$0^{\circ }{\text{C}}$	273.15 K

プランク単位

「プランク単位系」を参照

脚注

[脚注の使い方]

^ “Fundamental Physical Constants”. NIST. 2019年5月23日閲覧。
^ ^a ^b “2014 Review of Particle Physics” (PDF). Particle Data Group. 2019年5月23日閲覧。

ウィキペディア	ランダム
毎日	カテゴリ