電子ボルトの定義と物理学における役割

電子ボルト（英: electron volt、記号: eV）は、エネルギーの単位の一つです。国際単位系（SI）には含まれていませんが、SIとの併用が認められている単位であり、素粒子物理学、原子核物理学、物性物理学、半導体工学などの分野において極めて広く利用されています。

定義

1電子ボルトは、電気素量（電子1個の電荷の絶対値）を持つ荷電粒子が、真空中において1ボルト（V）の電位差を通過する際に得る運動エネルギーと定義されます。2019年のSI基本単位の再定義に基づき、1 eVは正確に 1.602176634×10^-19 ジュール（J）と定められています。

物理学における利用

電子ボルトは、原子や電子といった微視的なスケールのエネルギーを扱う際に非常に便利です。日常生活で用いられるジュール（J）という単位は、こうした微小なエネルギーを記述するには大きすぎるため、学問や産業の現場ではeVが標準的に用いられます。

質量および温度との関係

特殊相対性理論における質量とエネルギーの等価性（E=mc²）に基づき、素粒子の質量はeVを光速度の二乗で割った単位「eV/c²」で表されることが一般的です。また、統計力学の観点からは、ボルツマン定数を用いてエネルギーを温度（ケルビン）に換算することも可能です。

倍量・分量単位

eVには、SI接頭語を組み合わせた倍量・分量単位が用いられます。高エネルギー物理学では、加速器の性能を示すためにGeV（ギガ電子ボルト）やTeV（テラ電子ボルト）といった単位が頻繁に使用されます。

• meV（ミリ電子ボルト）
• keV（キロ電子ボルト）
• MeV（メガ電子ボルト）
• GeV（ギガ電子ボルト）
• TeV（テラ電子ボルト）
• PeV（ペタ電子ボルト）