자연단위계

3. 다양한 자연 단위계

디랙 상수(ħ)와 광속(c) 그리고 전자볼트(eV)를 기본 단위로 사용하는 양자역학 단위계가 있다. 광속과 환산 플랑크 상수는 1로 간주되어 표시되지 않는다. 결과적으로, 물리 단위는 모두 전자볼트의 거듭제곱으로 표현된다.

입자물리학 단위계는 광속(c), 디랙 상수(ħ), 진공 유전율(ε₀)을 1로 정의한다.^[18]:509 전자 질량을 기본 단위로 사용하며, 미세 구조 상수(α)에 대한 표현식을 통해 전하량(e)을 무차원 값으로 나타낼 수 있다.^[19][20]

전자 질량(m_e), 기본 전하(e), 디랙 상수(ħ), 쿨롱 상수(4πε₀)를 기본 단위로 사용하는 원자 단위계는^[12][14][13] 더글러스 하트리가 제안했으며, 원자 및 분자 물리학, 화학에서 유용하게 사용된다.^[14]

광속(c), 양성자 질량(m_p), 디랙 상수(ħ)를 기본 단위로 사용하는 강 단위계는^[22] 양자 색역학과 핵물리학 연구에 유용하다.

광속과 중력 상수를 1로 정의하는 기하학 단위계는^[7] 일반 상대성 이론 연구에 사용된다.

에르빈 슈뢰딩거의 이름을 딴 슈뢰딩거 단위계는 기본 전하(e), 디랙 상수(ħ), 중력 상수(G), 쿨롱 상수(k_e)를 기본 단위로 사용한다.^[5][6]

3. 1. 양자역학 단위계

실제로는, 더 간단하게 하기 위해 광속과 환산 플랑크 상수는 표시되지 않는다(즉, 1로 간주한다). 결과적으로, 물리 단위는 모두 전자볼트의 거듭제곱으로 표현된다. 예를 들어 전자의 질량 $m\_e$에 대해, 자연 단위계에서는 $m\_e\backslash simeq\; 0.5110\backslash ;\{\backslash mathrm\{MeV/electronvolt영어$로 표현된다.

3. 2. 입자물리학 단위계

3. 3. 원자 단위계

3. 4. 강 단위계

3. 5. 기하학 단위계

3. 6. 슈뢰딩거 단위계

4. 자연 단위계에 사용되는 물리 상수

자연 단위계에서 기본 단위로 자주 사용되는 물리 상수는 다음과 같다.

이들 중 차원이 독립적인 5개를 선택하여 1로 정규화하면 질량, 길이, 시간, 전하, 엔트로피로 구성된 임의의 물리량을 포함하는 단위계를 만들 수 있다. 예를들어 플랑크 단위계는 $c$, $G$, $\backslash hbar$, $k\_\backslash text\{B\}$를 정의 상수로 사용한다. 하지만 차원이 독립적이지 않은 물리 상수(예: 차원이 같은 전자의 질량과 양성자의 질량)를 선택할 수는 없다.

5. 한국의 자연 단위계 연구 및 활용

참조

_[1] 논문 Natural units before Planck https://articles.ads[...]
_[2] 간행물 Stoney's Fundamental Units
_[3] 문서
_[4] 웹사이트 Natural Systems of Units: To the Centenary Anniversary of the Planck System http://old.ihst.ru/p[...] 1999
_[5] 서적 Handbook of High-resolution Spectroscopy https://www.ir.ethz.[...] 2023-03-19
_[6] arXiv Comment on time-variation of fundamental constants 2004-07-11
_[7] 서적 Gravitation Freeman 2008
_[8] 웹사이트 2018 CODATA Value: atomic unit of length http://physics.nist.[...] National Institute of Standards and Technology 2023-12-31
_[9] 웹사이트 2018 CODATA Value: atomic unit of mass http://physics.nist.[...] National Institute of Standards and Technology 2023-12-31
_[10] 웹사이트 2018 CODATA Value: atomic unit of time http://physics.nist.[...] National Institute of Standards and Technology 2023-12-31
_[11] 웹사이트 2018 CODATA Value: atomic unit of charge http://physics.nist.[...] National Institute of Standards and Technology 2023-12-31
_[12] 간행물 Atomic Units
_[13] 간행물 Natural Units in Atomic and Molecular Physics https://www.nature.c[...] 1973-05
_[14] 서적 Quantum chemistry Prentice-Hall International 1991
_[15] 웹사이트 2018 CODATA Value: natural unit of length http://physics.nist.[...] National Institute of Standards and Technology 2020-05-31
_[16] 웹사이트 2018 CODATA Value: natural unit of mass http://physics.nist.[...] National Institute of Standards and Technology 2020-05-31
_[17] 웹사이트 2018 CODATA Value: natural unit of time http://physics.nist.[...] National Institute of Standards and Technology 2020-05-31
_[18] 서적 Gauge Field Theories Wiley-VCH Verlag 1991
_[19] 논문 On Absolute Units, I: Choices http://ctpweb.lns.mi[...] 2020-05-31
_[20] 논문 On Absolute Units, II: Challenges and Responses http://ctpweb.lns.mi[...] 2020-05-31
_[21] 문서
_[22] arXiv Fundamental Constants
_[23] arXiv Fundamental Aspects of the Expansion of the Universe and Cosmic Horizons 2004-02-12
_[24] 문서
_[25] 문서