Атомна система одиниць

Атомна система одиниць або система одиниць Гартрі - одна з природних систем одиниць, яка застосовується в атомній фізиці і квантовій електродинаміці, де в розрахунках часто використовується заряд і маса електрона. Вперше запропонована Д. Гартрі в 1928 році. Стандартне позначення англ. Atomic units (au або a.u.)

Основними одиницями вимірювання в атомній системі одиниць, за визначенням, є заряд електрона $e$, маса електрона $m_e$ і зведена стала Планка $\hbar$, значення яких прирівнюють до одиниці: $e=m_e=\hbar=1$.

Основні і похідні атомні одиниці
Одиниця	Назва	Символ	Значення в СІ
Маса	Маса спокою електрона	$\!m_e$	9,109 382 6(16)×10−31 кг
Довжина	Радіус Бора	$a_0 = \hbar / (m_e c \alpha)$	5,291 772 108(18)×10−11 м
Час	Атомна одиниця часу	$\hbar/(m_\mathrm{e} c^2\alpha^2)$	2,418 884 326 505(16)×10−17 с
Заряд	Елементарний заряд	$\!e$	1,602 176 53(14)×10−19 Кл
Кутовий момент	зведена стала Планка	$\hbar = h/(2 \pi)$	1,054 571 68(18)×10−34 Дж · с
Енергія	Енергія Гартрі	$\!E_h = m_\mathrm{e} c^2\alpha^2$	4,359 744 17(75)×10−18 Дж
Напруженість електричного поля	Атомна одиниця напруженості	$\!E_h/(e a_0)$	5,142 206 52(11)×1011 В / м

Атомні одиниці вибиралися з урахуванням властивостей електронів в класичній моделі Бора для атома водню в основному стані, для якого багато величин в цій системі отримують цілі чи дуже зручні значення. Наприклад, орбітальна швидкість електрона та радіус орбіти дорівнюють 1. Також рівняння Шредінгера записується в атомній системі одиниць простіше ніж в CI

$- \frac{1}{2} \nabla^2 \psi(\mathbf{r}, t) + V(\mathbf{r}) \psi(\mathbf{r}, t) = i \frac{\partial \psi}{\partial t} (\mathbf{r}, t)$

Як і система одиниць Планка, система одиниць Гартрі є природною системою і обидві виводяться з певних фундаментальних властивостей фізичного світу. Однак, слід мати на увазі, що атомні одиниці зручніші на атомному рівні розрахунків в сучасному Всесвіті, в той час система одиниць Планка більше підходить для квантової гравітації та космології.

Див. також

• Природна система одиниць
• Одиниці Планка

Примітки

• Atomic Units // Nature. — Т. 184. — (1959) (4698). DOI:10.1038/1841559a0.

Посилання

• CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants.