طبق یک تعریف کلی ثابت های فیزیکی (Physical constants) یا ثابت های پایه ای فیزیک یا ثابت های جهانی (universal constant) کمیت های فیزیکی هستند که در تمام جهان ثابت هستند و مقدار آنها با گذر زمان ثابت باقی مانده و تغییر نمی کند. به عبارت دقیق تر میزان تغییرات این ثابت های در گذر زمان بسیار بسیار کم است. معروف ترین این ثابت عبارتند از: ثابت سرعت نور، ثابت گرانش، ثابت دی الکتریک، بار الکترون، ثابت بولتزمن، ثابت پلانک و ..
این ثوابت به ساختار کلی جهان مرتبط هستند. تمامی مقادیر آنها با دقت بالا در آزمایشگاه و از طریق آزمایش های مربوطه قابل استخراج هستند. با پیشرفت های علمی و گذر زمان شواهدی به دست آمده است نشان می دهد که اگرچه بسیار ناچیز اما این مقادیر ثابت نیستند. تغییر این ثابت ها بسیار کم بوده و در دوره های زمانی بسیار زیاد (هزاران و شاید میلیون ها سال) آنها ثابت در نظر گرفته می شوند.
اداره بینالمللی اوزان و مقیاسها (International Bureau of Weights and Measures) از متولیان اصلی برای اعلام دقیق مقادیر ثابت های پایه ای فیزیکی به شمار می رود. اندازه شناسی (Metrology) علم اندازه گیری کمیت های فیزیکی و استانداردسازی آنهاست.
اگرچه بسیاری از ما در نتیجه استفاده مداوم از بعضی از این ثابت ها آنها را کاملا به خاطر سپرده ایم مانند ثابت گرانش یا سرعت نور، اما بسیاری از آنها فقط برای مدت کوتاهی در ذهن باقی می مانند. جستجو در کتاب های مرجع نیز معمولا کار زمان بر و وقت گیری ست. جدول ثابت های فیزیکی در دسترسی آسان به مقادیر واقعی آنها بسیار مفید خواهند بود. در جدول زیر مقادیر ثابت های جهانی واحد و یا فرمول محاسباتی هرکدام فهرست شده است.
ثابت های بنیادین فیزیک
واحد جرم اتمی | 1 amu = 1.6605389 × 10−24 1 g = | Atomic mass unit (amu) |
عدد آووگادرو | 6.022142 × 1023/mol | Avogadro’s number (NA) |
ثابت بولتزمن | 1.380651 × 10−23 J/K | Boltzmann’s constant (k) |
بار الکترون | 1.6021765 × 10−19 | Charge on electron (e) |
ثابت فارادی | 9.6485338 × 104 C/mol | Faraday’s constant (F) |
ثابت گاز | R=k 0.0820575 = | Gas constant (R) |
جرم الکترون | 5.485799 × 10−4 amu = 9.109383 × 10−28 | Mass of electron (mn) |
جرم نوترون | 1.0086649 amu = 1.6749273 × 10−24 | Mass of neutron (mn) |
جرم پروتون | 1.0072765 amu = 1.6726217 × 10−24 | Mass of proton (mp) |
عدد پی | π = 3.1415927 | Pi |
ثابت پلانک | h ℏ=h/2π==1.05457266·10-34 J·s | Planck’s constant (h) |
سرعت نور در خلاء | c = 2.99792458 × 108 | Speed of light in vacuum (c) |
نفوذپذیری خلاء | μ0=4π·10-7 T2·m3/J 12.566370614·10-7 T2·m3/J | Permeability of vacuum μ0 |
گذردهی خلاء | ϵ0=1/μoc2 8.854187817·10-12 C2/J·m | Permittivity of vacuum ϵ0 |
ثابت ساختار ریز | 1137.0359895 | Fine structure constant α |
مگنتون بور | μB=eh/4πme 9.2740154·10-24 J/T | Bohr magneton μB |
مگنتون هسته | μN=eh/4πmp 5.0507866·10-27 J/T | Nuclear |
فاکتور g الکترون آزاد | 2.002319304386 | Free electron g factor ge |
نسبت ژیرومغناطیسی الکترون آزاد | γe=2geB/h 1.7608592·1011 1/s·T γe/2π = 28.024944 GHz/T | Free |
گشتاور مغناطیسی الکترون | μe=−geμB/2 -9.2847701·10-24 J/T | Electron magnetic moment μe |
نسبت ژیرومغناطیسی پروتون | 2.67515255·108 1/s·T γp/2π = | Proton |
گشتاور مغناطیسی پروتون | 1.41060761·10-26 J/T | Proton magnetic moment μp |
نسبت بار به جرم برای الکترون | 1.75880·1011 C/kg | Charge-to-mass |
شعاع بور | 5.29177·10-11 m | Bohr radius a0 |
شعاع الکترون | 2.81792·10-15 m | Electron |
فاکتور پروتون (فاکتور لانده) | 5.585 | Proton g factor (Landé factor) gH |
ثابت گرانش | 6.673 ± | Gravitational |
شتاب گرانش | 9.80665 m/s2 | Acceleration due to gravity g |
طول موج کامپتون الکترون | 2.42631·10-12 m | Compton |
واحد انرژی اتمی Hartree | 1 Hartree = e2/4πϵoa0 1 Hartree = 2.625501·106 J/mol | Atomic energy unit Hartree |
فرکانس لارمور پروتون | νp=γp/2πB νp= 42.5764 | Proton |
فرکانس لارمور الکترونی | νe νe [GHz] g = g = B [T] | Electron Larmor frequency |