share/physics/physconst.usg

   1
   2
   3                Definitions of Fundamental Physical Constants
   4                         CODATA Recommended Values
   5                              Maxima Package
   6
   7
   8
   9 This package defines many fundamental physical quantities, using the CODATA
  10 definitions.  In order to load the package, type:
  11
  12 (C1) load("physconst.mac");
  13
  14 This will load the package.  If you use a defined value in a calculation, you
  15 will not see the numerical value unless you specifically tell Maxima to output
  16 it.  For example, if we wish to calculate E=mc^2 for a specific m:
  17
  18 (C2) %m: 35*kg;
  19 (D2)                                 35 kg
  20 (C6) E: %m*%%c^2;
  21                                         2
  22 (D6)                              35 %%c  kg
  23 (C7) float(%);
  24                                                    2
  25                           3.14564312557886E+18 kg m
  26 (D7)                      --------------------------
  27                                        2
  28                                       s
  29
  30 Note the use of %m instead of m for mass.  This avoids any confusion between the
  31 unit meters and the mass.  Although in this case Maxima would have done what you
  32 expected, it is a good habit not to include names in equations that are the same
  33 as unit names, in case you make a mistake in choosing variables
  34
  35 The Relative Standard Uncertainty (RSU) is included where relevant.  To get the
  36 RSU associated with a particular variable, use the get command.  For example, if
  37 you wanted the RSU for the Rydberg constant:
  38
  39 (C8) get(%Ry, RSU);
  40 (D8)                                7.6E-12
  41
  42
  43 Here is a list of the defined constants:
  44
  45 Quantity                                        Maxima Symbol
  46 ------------------------------------------------------------------
  47 speed of light in vacuum:                       %%c %c_0
  48
  49 magnetic constant:                              %u_0 %mu_0
  50
  51 electric constant:                              %e_0 %epsilon_0
  52
  53 characteristic impedance of vacuum:             %Z_0
  54
  55 Newtonian constant of gravitation:              %G
  56
  57 Planck constant:                                %%h
  58
  59 Planck constant in eVs:                         %h_eV
  60
  61 Hbar:                                           %h_bar
  62
  63 Hbar:                                           %h_bar_eV
  64
  65 Planck mass:                                    %P_m
  66
  67 Planck length:                                  %P_l
  68
  69 Planck time:                                    %P_t
  70
  71 Electromagnetic Constants
  72 ------------------------------------------------------------------------
  73 elementary charge:                              %%e
  74
  75 magnetic flux quantum:                          %capitalphi_0  %mfq_0
  76
  77 conductance quantum:                            %G_0
  78
  79 Josephson constant:                             %K_J
  80
  81 von Klitzing constant:                          %R_K
  82
  83 Bohr magneton:                                  %u_B
  84
  85 Bohr magneton in eV T-1:                        %ueVT_B
  86
  87 nuclear magneton:                               %u_N
  88
  89 nuclear magneton in eV T-1:                     %ueVT_N
  90
  91
  92 Atomic and Nuclear Constants:
  93 General
  94 -------------------------------------------------------------------------
  95
  96 fine-structure constant:                        %alpha
  97
  98 Rydberg constant:                               %Ry %Ry_INF
  99
 100 Bohr radius:                                    %a_0
 101
 102 Hartree energy:                                 %E_h
 103 Hartree energy in eV:                           %Eev_h
 104
 105 quantum of circulation   h/(2me):               %qcir2
 106 quantum of circulation   h/(me):                %qcir
 107
 108 Electroweak
 109 -------------------------------------------------------------------------
 110
 111 Fermi coupling constant:                        %Fcc
 112
 113 weak mixing angled  W (on-shell scheme):        %wma_W
 114
 115 Electron, e-
 116 -------------------------------------------------------------------------
 117
 118 electron mass:                                  %m_e
 119 electron mass (electron relative
 120 atomic mass times u):                           %m_e_u
 121
 122 electron mass - energy equivalent:              %me_J
 123
 124 electron mass - energy equivalent in MeV:       %me_MeV
 125
 126 electron-muon mass ratio:                       %memu
 127
 128 electron-tau mass ratio:                        %metau
 129
 130 electron-proton mass ratio:                     %memp
 131
 132 electron-neutron mass ratio:                    %memn
 133
 134 electron-deuteron mass ratio:                   %memd
 135
 136 electron to alpha particle mass ratio:          %memalpha
 137
 138 electron charge to mass quotient:               %echargeemass
 139
 140 electron molar mass:                            %Molar_e
 141
 142 Compton wavelength:                             %lambdaC
 143
 144 classical electron radius:                      %r_e
 145
 146 Thomson cross section:                          %sigma_e
 147
 148 electron magnetic moment:                       %u_e
 149
 150 electron magnetic moment to Bohr
 151 magneton ratio:                                 %ueuB
 152
 153 electron magnetic moment to nuclear
 154 magneton ratio:                                 %ueuN
 155
 156 electron magnetic moment anomaly |ue|/uB - 1:   %a_e
 157
 158 electron g-factor:                              %g_e
 159
 160 electron-muon magnetic moment ratio:            %ueuu
 161
 162 electron-proton magnetic moment ratio :         %ueup
 163
 164 electron to shielded proton magnetic
 165 moment ratio  (H2O, sphere, 25  C):             %ueusp
 166
 167 electron-neutron magnetic moment ratio:         %ueun
 168
 169 electron-deuteron magnetic moment ratio:        %ueud
 170
 171 electron to shielded helione magnetic
 172 moment ratio  (gas, sphere, 25  C):             %ueush
 173
 174 electron gyromagnetic ratio:                    %gamma_e
 175
 176 Muon, u-
 177 -------------------------------------------------------------------------
 178
 179 muon mass:   %m_u
 180 muon mass in muon relative atomic
 181 mass times u:                                   %mu_u
 182
 183 energy equivalent:                              %muc2_J
 184 energy equivalent in MeV:                       %muc2_MeV
 185
 186 muon-electron mass ratio:                       %mume
 187
 188 muon-tau mass ratio:                            %mum
 189
 190 muon-proton mass ratio:                         %mump
 191
 192 muon-neutron mass ratio:                        %mumn
 193
 194 muon molar mass:                                %Molar_u
 195
 196 muon Compton wavelength:                        %lambda_C_u
 197
 198 muon magnetic moment:                           %uu
 199
 200 ratio of muon magnetic moment to Bohr
 201 magneton ratio:                                 %uuuB
 202
 203 ratio of muon magnetic moment to nuclear
 204 magneton ratio:                                 %uuuN
 205
 206 muon magnetic moment anomaly:                   %a_u
 207
 208 muon g-factor -2(1 + au):                       %g_u
 209
 210 muon-proton magnetic moment ratio:              %uuup
 211
 212 Tau, tau-
 213 -------------------------------------------------------------------------
 214
 215 tau mass:                                       %m_tau
 216 tau mass  (tau relative atomic mass times u):   %mu_tau
 217
 218 tau mass energy equivalent:                     %mtauc2_J
 219
 220 tau mass energy equivalent in MeV:              %mtauc2_MeV
 221
 222 tau-electron mass ratio:                        %mtaume
 223
 224 tau-muon mass ratio:                            %mtaumu
 225
 226 tau-proton mass ratio:                          %mtaump
 227
 228 tau-neutron mass ratio:                         %mtaumn
 229
 230 tau molar mass:                                 %Molar_tau
 231
 232 tau Compton wavelength:                         %lambda_C_tau
 233
 234 Proton, p
 235 -------------------------------------------------------------------------
 236
 237 proton mass:                                    %m_p
 238 proton mass (proton relative atomic
 239 mass times u):                                  %mu_p
 240
 241 energy equivalent:                              %mpc2_J
 242 energy equivalent in MeV:                       %mpc2_MeV
 243
 244 proton-electron mass ratio:                     %mpme
 245
 246 proton-muon mass ratio:                         %mpmu
 247
 248 proton-tau mass ratio:                          %mpmtau
 249
 250 proton-neutron mass ratio:                      %mpmn
 251
 252 proton charge to mass quotient:                 %emp
 253
 254 proton molar mass:                              %Molar_p
 255
 256 proton Compton wavelength h/mpc:                %lambda_C_p
 257
 258 proton magnetic moment:                         %up
 259
 260 proton magnetic moment to Bohr
 261 magneton ratio:                                 %upuB
 262
 263 proton magnetic moment to nuclear
 264 magneton ratio:                                 %upuN
 265
 266 proton g-factor 2up/uN:                         %g_p
 267
 268 proton-neutron magnetic moment ratio:           %upun
 269
 270 shielded proton magnetic moment
 271 (H2O, sphere, 25  C):                           %usp
 272
 273 shielded proton magnetic moment to Bohr
 274 magneton ratio:                                 %uspuB
 275
 276 shielded proton magnetic moment to nuclear
 277 magneton ratio:                                 %uspuN
 278
 279 proton magnetic shielding correction
 280 (H2O, sphere, 25  C):                           %spc
 281
 282 proton gyromagnetic ratio:                      %gamma_p
 283
 284 shielded proton gyromagnetic ratio
 285 (H2O, sphere, 25  C):                           %gamma_sp
 286
 287 Neutron, n
 288 -------------------------------------------------------------------------
 289
 290 neutron mass:                                   %m_n
 291 neutron mass (neutron relative atomic
 292 mass times u):                                  %mu_n
 293
 294 neutron mass energy equivalent:                 %mnc2_J
 295
 296 neutron mass energy equivalent  in MeV:         %mnc2_MeV
 297
 298 neutron-electron mass ratio:                    %mnme
 299
 300 neutron-muon mass ratio:                        %mnmu
 301
 302 neutron-tau mass ratio:                         %mnm
 303
 304 neutron-proton mass ratio:                      %mnmp
 305
 306 neutron molar mass:                             %Molar_n
 307
 308 neutron Compton wavelength:                     %lambda_C_n
 309
 310 neutron magnetic moment:                        %un
 311
 312 neutron magnetic moment to Bohr
 313 magneton ratio:                                 %unuB
 314
 315 neutron magnetic moment to nuclear
 316  magneton ratio:                                %unuN
 317
 318 neutron g-factor:                               %g_n
 319
 320 neutron-electron magnetic moment ratio:         %unue
 321
 322 neutron-proton magnetic moment ratio:           %unup
 323
 324 neutron to shielded proton magnetic
 325 moment ratio (H2O, sphere, 25  C):              %unusp
 326
 327 neutron gyromagnetic ratio:                     %gamma_n
 328
 329 Deuteron, d
 330 -------------------------------------------------------------------------
 331
 332 deuteron mass:                                  %m_d
 333
 334 deuteron mass (deuteron relative atomic
 335 mass times u):                                  %mu_d
 336
 337 deuteron mass energy equivalent:                %mdc2_J
 338
 339 deuteron mass energy equivalent in MeV:         %mdc2_eV
 340
 341 deuteron-electron mass ratio:                   %mdme
 342
 343 deuteron-proton mass ratio:                     %mdmp
 344
 345 deuteron molar mass:                            %Molar_d
 346
 347 deuteron magnetic moment:                       %ud
 348
 349 deuteron magnetic moment to Bohr
 350 magneton ratio:                                 %uduB
 351
 352 deuteron magnetic moment to nuclear
 353 magneton ratio:                                 %uduN
 354
 355 deuteron-electron magnetic moment ratio:        %udue
 356
 357 deuteron-proton magnetic moment ratio:          %udup
 358
 359 deuteron-neutron magnetic moment ratio:         %udun
 360
 361 Helion, h
 362 -------------------------------------------------------------------------
 363
 364 helion mass:                                    %m_h
 365
 366 helion mass (helion relative atomic
 367 mass times u):                                  %mu_h
 368
 369 helion mass energy equivalent:                  %mhc2_J
 370 helion mass energy equivalent in MeV:           %mhc2_MeV
 371
 372 helion-electron mass ratio:                     %mhme
 373
 374 helion-proton mass ratio:                       %mhmp
 375
 376 helion molar mass:                              %Molar_h
 377
 378 shielded helion magnetic moment
 379 (gas, sphere, 25  C):                           %ush
 380
 381 shielded helion magnetic moment to Bohr
 382 magneton ratio:                                 %ushuB
 383
 384 shielded helion magnetic moment to nuclear
 385 magneton ratio:                                 %ushuN
 386
 387 shielded helion to proton magnetic
 388 moment ratio  (gas, sphere, 25  C):             %ushup
 389
 390 shielded helion to shielded proton magnetic
 391 moment ratio  (gas/H2O, spheres, 25  C):        %ushusp
 392
 393 shielded helion gyromagnetic
 394 (gas, sphere, 25  C):                           %gamma_h
 395
 396 Alpha particle,
 397 -------------------------------------------------------------------------
 398
 399 alpha particle mass:                            %m_alpha
 400 alpha particle mass (alpha particle
 401 relative atomic mass times u):                  %mu_alpha
 402
 403 alpha particle mass energy equivalent:          %malphac2_J
 404
 405 alpha particle mass energy equivalent in MeV:   %malphac2_MeV
 406
 407 alpha particle to electron mass ratio:          %malphame
 408
 409 alpha particle to proton mass ratio:            %malphamp
 410
 411 alpha particle molar mass:                      %Molar_alpha
 412
 413 PHYSICO-CHEMICAL
 414 -------------------------------------------------------------------------
 415
 416 Avogadro constant:                              %N_A %L
 417
 418 atomic mass constant
 419 mu = 112m(12C) = 1 u = 10E-3 kg mol-1/NA:       %m_u
 420
 421 energy equivalent of the atomic mass constant:  %muc2_J
 422
 423 energy equivalent of the atomic mass
 424 constant in MeV:                                %muc2_MeV
 425
 426 Faraday constant:                               %%F
 427
 428 molar Planck constant:                          %N_Ah
 429
 430 molar gas constant:                             %%R
 431
 432 Boltzmann constant:                             %k_J
 433
 434 Boltzmann constant in eV:                       %k_eV
 435
 436 Loschmidt constant  NA/Vm:                      %n_0
 437
 438 molar volume of ideal gas RT/p
 439 T = 273.15 K, p = 101.325 kPa:                  %Vm_1
 440 molar volume of ideal gas RT/p
 441 T = 273.15 K, p = 100 kPa:                      %Vm_2
 442
 443
 444 Sackur-Tetrode constant (absolute entropy constant):
 445 T1 = 1 K, p0 = 100 kPa:                         %S_0R_1
 446 T1 = 1 K, p0 = 101.325 kPa:                     %S_0R_2
 447
 448 Stefan-Boltzmann constant:                      %sigma
 449
 450 first radiation constant:                       %c_1
 451
 452 first radiation constant for
 453 spectral radiance:                              %c_1L
 454
 455 second radiation constant:                      %c_2
 456
 457 Wien displacement law constant:                 %b