基本物理化学常数的CODATA最新推荐值.doc

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1、6789Caruso A , Pais V A. Nucl . Fusio n , 1996 ,36 :745Atzeni S. Phys. Plasmas ,1999 ,6 :3316Fuchs J et al . Phys. Rev. Let t . , 1988 ,80 :1658Borghesi M et al . Phys. Rev. Let t . , 1997 ,78 :879Young D E , Bolto n P R. Phys. Rev. Let t . , 1996 ,77 :4556Decker C D et al . Phys. Plasmas ,1996 ,3 :

2、2047Askaryan G A et al . Co mment s Plasma Phys. Co nt rolled Fu2sio n , 1995 ,17 :35Shvet s G , Wurtele J S. Phys. Rev. Let t . , 1994 ,73 :3540Ting A et al . Phys. Plasmas , 1997 ,4 :1889Pukhov A et al . Phys. Plasmas ,1999 ,6 :2847Pukhov A et al . Phys. Plasmas ,1998 ,5 :1880Pukhov A , Meyer2ter2

3、Vehn J . Phys. Rev. Let t . , 1996 ,76 :3975Zepf M et al . Phys. Plasmas , 1996 ,3 :3242曹莉华 ,常铁强 ,常文蔚等. 强激光与粒子束 , 1998 , 10 : 433CAO Li 2Hua , CHAN G Tie2Qiang , CHEN G Wen2Wei et al . High Power Laser and Particle Beams , 1998 ,10 : 433 (in Chi2 nese) Malka G , Miquel J L . Phys. Rev. Let t . , 199

4、6 ,77 :75Sp rangle S , Esarey E , Krall J et al . Phys. Rev. Let t . ,1992 ,69 :2200度增加质量可以达到更大的增益. 比较理想的估计表明 :在 60 100 kJ 激光能量驱动下 , 实现等密度模 型的点火是可能的. 总之 , 快点火内爆的优越性使设计变得相对容易. 快点火方式的困难在于点火. 迄 今 , 可行性问题尚没有解决 , 所需点火激光能量也还 没有确切的估计. 所涉及的超强激光相互作用的很 多问题有待深入研究 , 特别是在快点火实际的情况 及时空尺度下研究点火激光在预压缩形成的等离子 体中传播 、侵蚀

5、, 多种不稳定性的激发 、成丝 , 稠密等离子体中的打洞 , MeV 级超热电子和相应的亿高斯 的慢变超强磁场产生及作用 , 等等. 此外 , 超热电子 的传播 、加热 、点火等问题 , 目前的研究更显得少些. 其他点火手段 , 如粒子束也非常值得深入研究.参考文献10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 12345Lindl J . Phys. Plasmas ,1995 ,2 :3933Soures J M et al . Phys. Plasmas , 1996 ,3 :2108Tabak M et al . Phys. Plasma ,1994 ,1 :1626Mey

6、er2ter2Vehn J . Nuclear Fusio n ,1982 ,22 :561Kidder R E. Nuclear Fusio n , 1976 ,16 :40520 21 基本物理化学常数的 CODATA 最新推荐值 3刘瑞珉1)张钟华2)( 中国计量科学研究院 北京 100013)3)沈乃( 中国科学院物理研究所计量测试高技术联合实验室 北京 100080)摘 要文章给出了由国际科学技术数据委员会 (简称 CODA TA) 推荐的基本物理化学常数及转换因子的 1998 自洽组的数值 ,供国际上普遍使用 . 新推荐值的标准不确定度 ,与 1986 年推荐值的相应不确定度比较

7、,在多数情况下 ,前者约为后者的 1/ 5 至 1/ 12 ,而在某些情况下 ,则为其 1/ 160 . 然而 ,几乎在所有情况下 ,1998 年数值与 1986 年相应值之 差的绝对值均小于 1986 年数值的标准不确定度的两倍 .关键词CODA TA ,基本常数 ,转换因子 ,标准不确定度NEW CODATA RECOMM END ED VAL UES OF THEFUNDAM ENTAL P HYSICAL A ND C HEM ICAL CO NSTA NTSL IU Rui2Min1)ZHAN G Zho ng2Hua2)( N at ional I nst it ute of Me

8、t rology , Beiji ng 100013)SH EN Nai2Cheng3)( Joi nt L aboratory of A dv anced Tech nology i n Meas u rements , I nst it ute of Physics , Chi nese A cadem y of S ciences , Beiji ng 100080) Abstract We p resent t he self2co nsistent set of values of t he basic co nstant s and co nversio n factors in

9、p hysics and31)2)3)2000 - 06 - 12 收到初稿 ,2000 - 06 - 30 修回中国计量科学研究院研究员 ,1994 1999 年代表我国参加了 CODA TA 基本物理常数任务组的工作 ,是该任务组的 13 名委员之一 中国工程院院士 ,中国计量科学研究院研究员 ,从 2000 年起接替刘瑞珉代表我国参加该任务组的工作CODA TA 中国委员会基本常数任务组组长chemist ry reco mmended in 1998 by t he Co mmit tee o n Data for Science and Technology ( CODA TA) f

10、or internatio n2 al use . The standard uncertainties of t he new reco mmended values are in most cases about 1/ 5 to 1/ 12 and in so me cases 1/ 160 times t he standard uncertainties of t he correspo nding 1986 values. Moreover , in almost all cases t he ab2 solute values of t he differences bet wee

11、n t he 1998 values and t he correspo nding 1986 values are less t han t wice t hestandard uncertainties of t he 1986 values.Key wordsCODA TA , f undamental co nstant s , co nversio n factors , standard uncertaintiesCODA TA 建立于 1966 年 , 是国际科学技术数据委员会的简称 ,它的任务是寻求改进科学技术的 重要数据的品质 、可靠性和处理方法 ,包括管理及理 解和推广应用

12、. 1969 年成立了 CODA TA 基本常数 任务组 ,其目的是定期提供基本物理化学常数和转 换因子的国际推荐值的自洽组.1973 年 ,发表了 CODA TA 推荐的第一次基本 常数数据1 ;1986 年 ,发表了第二次推荐数据2 . 本 文所介绍的最近发表的第三次 CODA TA 推荐值 , 在发表数据的同时 ,还附有 1998 年常数平差的详细 表述.CODA TA 基本物理常数任务组自 1994 年起就 开始准备进行这次平差工作 ,并要求各国以目前所 能达到的最先进手段来测定有关的基本物理常数. 根据科学研究和实验结果的新发展 ,经过 6 年的数 据收集 、分析和综合平差工作以及多

13、次任务组会议 的讨论和反复修改 , 由该任务组现任主席 Peter J . Mo hr 博士及前任主席 Barry N . Taylo r 博士执笔起 草了“1998 基本物理化学常数 CODA TA 推荐值”.新的基本物理常数推荐值与 1986 年的相比有 三个特点 :一个是具有更好的不确定度估计 ,一般约 为 1986 年的 1/ 5 到 1/ 12 ,最突出的达到了 1/ 160 , 这反映了 13 年来科学技术的飞速发展 ; 另一个是1998 年数据对 1986 年的改变量 ,基本上是在 1986 年各数据的不确定度的 2 倍以内 ,这反映了基本物 理常数的稳定性和可靠性 ; 第三个是

14、相同数据之间 的一致性和不同数据之间的协调性较 1986 年的好 , 这是由于编制了一套完整的计算软件 ,当改变一个 数据时 ,整套数据可以立即重新计算得到 ,从而使数 据的取舍和协调工作可以更快和更科学地进行. 从整体上看 ,1998 年的数据有更多的有效位 ,比 1986年的数据更科学 、更准确 、更可靠 ,代表了当今国际 科学技术发展的最新水平 ,必将对目前和今后的科 学研究和工程技术提供更有效的帮助 . 由于原文比 较长 ,CODA TA 基本常数任务组正在考虑编写并发 表比较简短的报告.中国计量科学研究院按照 CODA TA 基本常数 任务组和国际计量局 (B IPM) 的要求 ,于

15、 1994 年组 织进行了电阻和电流的绝对测量 , 并由此测定了质 子回旋磁比 p 、约瑟夫森常数 KJ 和冯克利青常数 R K 的 S I 值 , 后根据基本常数任务组的要求 , 又提供了以KJ290 和R K290 为基础的 p ( 强) 和 p ( 弱) 的数值. 其中 p (强) 和 p (弱) 的数值及 R K 的 SI 值已被该任务组在 1998 基本常数平差中采用 5 .CODA TA 发表三次推荐值的间隔均达 13 年之 久 . 1986 年平差所采用的数据来源期限为 1986 年 1 月 1 日 ,这次推荐的 1998 年平差所采用的数据来源 期限为 1998 年 12 月

16、31 日 ,直至 1999 年下半年才 正式在J . Phys. Chem. Ref . Data . 第 28 卷 第 6期刊登3 ,4. 本文将推荐值分成简表 (见表 1) 和全表(见表 2) 列出. 简表中列出了 20 个基本常数和 2 个采用非国际单位制的转换因子 ,这是最常用的一些 数值 ;全表中列出了 100 余个基本常数及其组合量 和有关的转换因子 ,总数约为 1986 年推荐值数量的 一倍. CODA TA 希 望 各 国 尽 快 使 用 这 组 新 的 推 荐值 ,而不再使用 1986 年的原先推荐值 . 这次物理尽快刊登简表和全表的目的 ,也是为了使广大读者 ,包括科技和教

17、学工作者以及大学生和研究生均能采 用这些最新的推荐值.表 1CODA TA 推荐的物理和化学基本常数 1998 年平差值简表不确定度 u r表 2CODA TA 推荐的物理和化学基本常数 1998 年平差值全表确定度 m r0量符号数 值单 位相对标准不真空中光速 磁常数 电常数真空中特征阻抗 0/ 0 = 0 c牛顿引力常数普朗克常数以 eV s 为单位h/ 2以 eV s 为单位 普朗克质量 ( hc/ G) 1/ 2普朗克长度 h/ m p c = ( hG/ c3) 1/ 2普朗克时间 l p/ c = ( hG/ c5) 1/ 2基本电荷磁通量子 h/ 2 e 电导量子2 e2/ h

18、 电导量子的倒数 约瑟夫森常数a) 2 e/ hc , c0 0 0Z0GG/ hc hhm Pl pt pee/ h0G0G - 1KJ普适常数299 792 458410 - 7 = 121566 370 614 10 - 781854 187 817 10 - 123761730 313 46161673 ( 10) 10 - 1161707 ( 10) 10 - 3961626 068 76 ( 52) 10 - 3441135 667 27 ( 16) 10 - 1511054 571 596 ( 82) 10 - 3461582 118 89 ( 26) 10 - 16211767

19、 ( 16) 10 - 8116160 ( 12) 10 - 35513906 ( 40) 10 - 44电磁常数11602 176 462 ( 63) 10 - 1921417 989 491 ( 95) 10 1421067 833 636 ( 81) 10 - 1571748 091 696 ( 28) 10 - 512 9061403 786 ( 47)483 5971898 ( 19) 10 9ms - 1NA - 2Fm - 1m3kg - 1s - 2( GeV/ c2) - 2J s eV s J s eV s kgm sC AJ - 1WbSHz V - 1( 精确) ( 精

20、确) ( 精确) ( 精确)115 10 - 3115 10 - 3718 10 - 8319 10 - 8718 10 - 8319 10 - 8715 10 - 4715 10 - 4715 10 - 4319 10 - 8319 10 - 8319 10 - 8317 10 - 9317 10 - 9319 10 - 8量符号数值单位相对标准真空中光速 磁常数电常数 1/ 0 c2 牛顿引力常数 普朗克常数h/ 2 基本电荷 磁通量子 h/ 2 e 电导量子 2 e2/ h 电子质量 质子质量质子 - 电子质量比 精细结构常数 精细结构常数倒数 里德伯常数 阿伏伽德罗常数 法拉第常数 N

21、 A e 摩尔气体常数 玻尔兹曼常数 R / N A 斯特藩 - 玻尔兹曼常数(2/ 60) k 4/ h3 c2电子伏 : ( e/ C) J( 统一的) 原子质量单位1u = m u = 1 m ( 12C)12= 10 - 3 kg mol - 1/ N Ac , c000G h h e0G0 m e m pm p/ m e - 1R N A , L FR k eVu299 792 458410 - 7= 121566 370 614 10 - 781854 187 817 10 - 1261673 ( 10) 10 - 1161626 068 76 ( 52) 10 - 3411054

22、 571 596 ( 82) 10 - 3411602 176 462 ( 63) 10 - 1921067 833 636 ( 81) 10 - 1571748 091 696 ( 28) 10 - 59 . 109 381 88 ( 72) 10 - 3111672 621 58 ( 13) 10 - 271 8361152 667 5 ( 39)71297 352 533 ( 27) 10 - 31371035 999 76 ( 50)10 973 731 . 568 549 ( 83)6 . 022 141 99 ( 47) 05 10 2396 485 . 341 5 ( 39)8

23、. 314 472 ( 15)1 . 380 650 3 ( 24) 10 - 235 . 670 400 ( 40) 10 - 8可与 SI 单位一起采用的非 SI 单位11602 176 462 ( 63) 10 - 191 . 660 538 73 ( 13) 10 - 27m s - 1NA - 2Fm - 1m3kg - 1s - 2J s J s CWb S kg kgm - 1mol - 1C mol - 1J mol - 1 K - 1J K - 1Wm - 2 K - 4Jkg准确 准确准确115 10 - 3718 10 - 8718 10 - 8319 10 - 83 .

24、 9 10 - 83 . 7 10 - 97 . 9 10 - 87 . 9 10 - 8211 10 - 93 . 7 10 - 93 . 7 10 - 97 . 6 10 - 127 . 9 10 - 84 . 0 10 - 81 . 7 10 - 61 . 7 10 - 67 . 0 10 - 63 . 9 10 - 87 . 9 10 - 8( 续表)不确定度 m rWW ZWe量符号数 值单 位相对标准冯克利青常数b) h/ e2 = 0 c/ 2玻尔磁子 eh/ 2 m e以 eV T - 1为单位核磁子 eh/ 2 m P以 eV T - 1为单位精细结构常数 e2/ 40/ h

25、c 精细结构常数的倒数 里德伯常数 2 m e c/ 2 hR hc 以 eV 为单位玻尔半径 / 4R = 40 h2/ m e e2哈特里能量 e2/ 40 a0 = 2 R hc= 2 m e c2以 eV 为单位 环流量子费米耦合常数c)弱混合角d)Wsin2W = s 2 1 - ( m / m ) 2电子质量m e = A r (e) u ( 以 u 为单位 , 电子相对 原子质量乘以 u)能量当量以 MeV 为单位 电子 - 子质量比 电子 - 子质量比 电子 - 质子质量比 电子 - 中子质量比 电子 - 氘核质量比 电子 - 粒子质量比 电子荷质比 电子摩尔质量 N A m

26、e 康普顿波长 h/ m e cC/ 2= a0 = 2/ 4R 经典电子半径 2 a0 汤姆孙截面 ( 8/ 3) r2电子磁矩 与玻尔磁子之比 与核磁子之比 电子磁矩反常| e| / B - 1电子 g 因子 - 2 ( 1 + ae)R KBB/ h B/ hc B/ k NN/ h N/ hc N/ k - 1R R cR hca0Ehh/ 2 m eh/ m eG F/ ( hc) 3sin2m em e c2m e/ m m e/ m m e/ m p m e/ m n m e/ m d m e/ m- e/ m eM ( e) , M eC- Cre e ee/ Be/ Naeg

27、e25 8121807 572 ( 95)9271400 899 ( 37) 10 - 2651788 381 749 ( 43) 10 - 5131996 246 24 ( 56) 109461686 4521 ( 19)01671 7131 ( 12)51050 783 17 ( 20) 10 - 2731152 451 238 ( 24) 10 - 871622 593 96 ( 31)21542 623 66 ( 10) 10 - 231658 2638 ( 64) 10 - 4原子常数 一般常数71297 352 533 ( 27) 10 - 31371035 999 76 ( 50

28、)10 973 7311568 549 ( 83)31289 841 960 368 ( 25) 10 1521179 871 90 ( 17) 10 - 18131605 691 72 ( 53)01529 177 2083 ( 19) 10 - 1041359 743 81 ( 34) 10 - 18271211 3834 ( 11)31636 947 516 ( 27) 10 - 471273 895 032 ( 53) 10 - 4弱电常数11166 39 ( 1) 10 - 5012224 ( 19)电子 ,e -91109 381 88 ( 72) 10 - 3151485 799

29、 110 ( 12) 10 - 481187 104 14 ( 64) 10 - 1401510 998 902 ( 21)41836 332 10 ( 15) 10 - 321875 55 ( 47) 10 - 451446 170 232 ( 12) 10 - 451438 673 ( 12) 10 - 421724 437 1170 ( 58) 10 - 411370 933 5611 ( 29) 10 - 4- 11758 820 174 ( 71) 10 1151485 799 110 ( 12) 10 - 721426 310 215 ( 18) 10 - 123861159 26

30、42 ( 28) 10 - 1521817 940 285 ( 31) 10 - 1501665 245 854 ( 15) 10 - 28- 9281476 362 ( 37) 10 - 26- 11001 159 652 1869 ( 41)- 1 8381281 9660 ( 39)11159 652 1869 ( 41) 10 - 3- 21002 319 304 3737 ( 82)J T - 1eV T - 1Hz T - 1m - 1 T - 1K T - 1J T - 1eV T - 1M Hz T - 1m - 1 T - 1KT - 1m - 1Hz J eV mJeV m

31、2 s - 1 m2s - 1GeV - 2kg uJ MeVC kg - 1kg mol - 1m m m m2J T - 1317 10 - 9410 10 - 8713 10 - 9410 10 - 8410 10 - 8117 10 - 6410 10 - 8716 10 - 9410 10 - 8410 10 - 8117 10 - 6317 10 - 9317 10 - 9716 10 - 12716 10 - 12718 10 - 8319 10 - 8317 10 - 9718 10 - 8319 10 - 8713 10 - 9713 10 - 9816 10 - 6817

32、10 - 3719 10 - 8211 10 - 9719 10 - 8410 10 - 8 -310 10 - 8116 10 - 4211 10 - 9212 10 - 9211 10 - 9211 10 - 9410 10 - 8211 10 - 9713 10 - 9713 10 - 9111 10 - 8212 10 - 8410 10 - 8411 10 - 12211 10 - 9315 10 - 9411 10 - 12( 续表)不确定度 m r量符号数 值单 位相对标准电子 - 子磁矩比 电子 - 质子磁矩比 电子与屏蔽质子磁矩比( H2O ,球 ,25 )电子 - 中子磁矩

33、比 电子 - 氘核磁矩比电子与屏蔽氦核e) 磁矩比( 气体 , 球 , 25 )电子旋磁比2| e| / h子质量m = A r () u ( 以 u 为单位 , 子相对 原子质量乘以 u)能量当量以 MeV 为单位 子 - 电子质量比 子 - 子质量比 子 - 质子质量比 子 - 中子质量比 子摩尔质量 N A m子康普顿波长h/ mcC , / 2 子磁矩与玻尔磁子之比与核磁子之比子反常磁矩| | / ( eh/ 2 m) - 1 子 g 因子 - 2 ( 1 + a) 子 - 质子磁矩比子质量f)m = A r () u ( 以 u 为单位 , 子相对 原子质量乘以 u)能量当量以 Me

34、V 为单位 子 - 电子质量比 子 - 子质量比 子 - 质子质量比 子 - 中子质量比 子摩尔质量 N A m子康普顿波长h/ mcC, / 2质子质量m p = A r ( p ) u ( 质子相对原子质量乘 以 u)能量当量以 MeV 为单位 质子 - 电子质量比 质子 - 子质量比 质子 - 子质量比 质子 - 中子质量比e/ e/ p e/ pe/ n e/ d e/ hee/ 2mmc2m/ m e m/ m m/ m p m/ m nM () , MC ,- C , / B / Nag/ pmmc2m/ m e m/ m m/ m p m/ m nM () , MC,- C,m

35、pm p c2m p/ m e m p/ m m p/ mm p/ m n2061766 9720 ( 63)- 6581210 6875 ( 66)- 6581227 5954 ( 71)9601920 50 ( 23)- 2 1431923 498 ( 23)8641058 255 ( 10)11760 859 794 ( 71) 101128 02419540 ( 11)子 ,-11883 531 09 ( 16) 10 - 2801113 428 9168 ( 34)11692 833 32 ( 14) 10 - 111051658 3568 ( 52)2061768 2657 ( 6

36、3)51945 72 ( 97) 10 - 201112 609 5173 ( 34)01112 454 5079 ( 34)01113 428 9168 ( 34) 10 - 3111734 441 97 ( 35) 10 - 1511867 594 444 ( 55) 10 - 15- 41490 448 13 ( 22) 10 - 26- 41841 970 85 ( 15) 10 - 3- 81890 597 70 ( 27)11165 916 02 ( 64) 10 - 3- 21002 331 8320 ( 13)- 31183 345 39 ( 10)子 ,-31167 88 (

37、 52) 10 - 2711907 74 ( 31)21847 15 ( 46) 10 - 101 777105 ( 29)3 477160 ( 57)1618188 ( 27)11893 96 ( 31)11891 35 ( 31)11907 74 ( 31) 10 - 301697 70 ( 11) 10 - 1501111 042 ( 18) 10 - 15质子 , p11672 621 58 ( 13) 10 - 2711007 276 466 88 ( 13)11503 277 31 ( 12) 10 - 109381271 998 ( 38)1 8361152 6675 ( 39)

38、81880 244 08 ( 27)01527 994 ( 86)01998 623 478 55 ( 58)s - 1 T - 1M Hz T - 1kg uJ MeVkg mol - 1m mJ T - 1kg uJ MeVkg mol - 1m mkg uJ MeV310 10 - 8110 10 - 8111 10 - 8214 10 - 7111 10 - 8112 10 - 8410 10 - 8410 10 - 8814 10 - 8310 10 - 8814 10 - 8419 10 - 8310 10 - 8116 10 - 4310 10 - 8310 10 - 8310

39、10 - 8219 10 - 8219 10 - 8419 10 - 8310 10 - 8310 10 - 8515 10 - 7614 10 - 10312 10 - 8116 10 - 4116 10 - 4116 10 - 4116 10 - 4116 10 - 4116 10 - 4116 10 - 4116 10 - 4116 10 - 4116 10 - 4116 10 - 4719 10 - 8113 10 - 10719 10 - 8410 10 - 8211 10 - 9310 10 - 8116 10 - 4518 10 - 10( 续表)不确定度 m r量符号数 值单

40、位相对标准质子荷质比 质子摩尔质量 N A m p 质子康普顿波长h/ m p c C ,p/ 2质子磁矩 玻尔磁子核磁子质子 g 因子 2p/ N质子 - 中子磁矩比 屏蔽的质子磁矩( H2O ,球 ,25 )与玻尔磁子之比 与核磁子之比 质子抗磁屏蔽修正1 - p/ p( H2O ,球 ,25 )质子旋磁比2p/ h屏蔽的质子旋磁比 2 p/ h( H2O ,球 ,25 )中子质量m n = A r ( n) u ( 中子相对原子质量乘以 u)能量当量以 MeV 为单位 中子 - 电子质量比 中子 - 子质量比 中子 - 子质量比 中子 - 质子质量比 中子摩尔质量 N A m n中子康普

41、顿波长h/ m n cC ,n/ 2中子磁矩 与玻尔磁子之比与核磁子之比 中子 g 因子 2n/ N中子 - 电子磁矩比 中子 - 质子磁矩比中子与屏蔽质子磁矩比( H2O ,球 ,25 )中子旋磁比2| n| / h氘核质量m d = A r ( d) u ( 氘相对原子质量乘以 u)能量当量以 MeV 为单位 氘核 - 电子质量比氘核 - 质子质量比 氘核摩尔质量 N A m d氘核磁矩 与玻尔磁子之比核磁子e/ m pM (p) , M pC ,p- C ,pp p/ B p/ Ngpp/ np p/ B p/ Nppp/ 2 p p/ 2m nm n c2m n/ m e m n/ m m n/ m m n/ m pM ( n) , M nC ,n- C ,nn n/ B n/ N