El Electronvoltio KeV

       

El electronvoltio (símbolo eV) es una unidad de energía que representa la variación de energía cinética que experimenta un electrón al moverse desde un punto de potencial Va hasta un punto de potencial Vb cuando la diferencia Vba = Vb-Va = 1V, es decir, cuando la diferencia de potencial del campo eléctrico es de 1 voltio. Equivale a 1,602176565 × 10^-19 J, obteniéndose este valor de multiplicar la carga del electrón (1,602176565 × 10^-19 C) por la unidad de potencial eléctrico (V).

Es una de las unidades aceptadas para su uso en el Sistema Internacional de Unidades, pero que no pertenece estrictamente a él.

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. En la actualidad, con los más potentes aceleradores de partículas, se han alcanzado energías del orden del teraelectronvoltio TeV (un ejemplo es el gran colisionador de hadrones, LHC, que está preparado para operar con una energía de hasta 14 teraelectronvoltios ¹​ ). Hay objetos en nuestro universo que son aceleradores a energías aún mayores: se han detectado 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 de energía, ya que en relatividad ambas magnitudes se refieren a lo mismo. La relación de Einstein, E = m·c², da lugar a una unidad de masa correspondiente al eV (despejando m de la ecuación) que se denomina 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 costo de producción de estas, el paso de energía a masa es directo. Es decir que si se ha destruido un electrón se habrán generado 511 keV de energía ya que la masa de esa partícula es de 511 keV/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.  (1)

Electronvoltio

El electronvoltio es una medida de energía. Su definición es muy simple:

Es la energía puesta en juego para mover la carga de un electrón en una diferencia de potencial de 1V.

 Es decir, que equivale a  Julios.

Esta unidad es muy adecuada para cuando estamos tratando con problemas donde las energías tienen estos rangos ya que trabajar con Julios sería muy incómodo teniendo que manejar muchas potencias de 10 negativas.

Además, generalmente encontraremos que en física de partículas se expresan las energías, las masas, los tiempos y las distancias en esta unidad. Para recordar por qué todas estas magnitudes se expresan como si fueran energías podemos revisitar la entrada sobre Unidades Naturales.

Así el electronvoltio no es más que una unidad adecuada para las mediciones en un acelerador y la física de altas energías.  Muchas veces se emplean notaciones como MeV, GeV, TeV.  Esto no es más que usar los prefijos del sistema internacional aplicados a la unidad electronvoltio (eV).  (2)

                                                

(1)https://es.wikipedia.org/wiki/Electronvoltio
(2)https://cuentos-cuanticos.com/2012/05/21/electronvoltio/