Constante physique

Fichier:Unit relations in the new SI.svg

Dépendances des constantes définissant les unités du SI depuis 2019. Ici, a → b signifie que a est utilisé pour définir b.

En science, une constante physique est une quantité physique dont la valeur numérique est fixe. Contrairement à une constante mathématique, elle implique directement une grandeur physiquement mesurable.

Les valeurs listées ci-dessous sont des valeurs dont on a remarqué qu'elles semblaient constantes et indépendantes de tous paramètres utilisés, et que la théorie suppose donc réellement constantes.

Les constantes sans dimension, comme la constante de structure fine, ne dépendent pas du système de poids et mesures utilisé. Les autres auraient évidemment des valeurs différentes dans des systèmes différents. Des systèmes (par exemple les unités de Planck) ont été proposés sur la base d'une fixation à 1 du plus grand nombre de constantes possible, mais n'ont pas connu grand succès pour le moment.

Liste de constantes physiques

Le nombre entre parenthèses représente l'incertitude sur le dernier chiffre significatif. Par exemple :

• Modèle:Unité signifie Modèle:Unité ± Modèle:Unité ;
• Modèle:Unité signifie que l'incertitude est de : Modèle:Unité<ref>Modèle:Lien web.</ref>

Constantes définissant les unités du Système international

Avant la réforme de 2019

Nom de la constante	Symbole	Origine	Valeur numérique	Incertitude relative
Célérité de la lumière dans le vide	Modèle:Mvar (ou Modèle:Mvar0)	<math>\frac{1}\sqrt{\varepsilon_0.\mu_0}</math><ref>Modèle:Ouvrage.</ref>	Modèle:Unité	Exacte (définition du mètre)
Perméabilité magnétique du vide	μ0		4π Modèle:X10 kg⋅m⋅A-2⋅s-2 (ou H⋅m-1) Modèle:Unité	Exacte (définition de l'ampère)
Permittivité diélectrique du vide	ε0	<math>\frac{1}{\mu_0\cdot c^2}</math>	Modèle:Unité (ou F⋅m-1)	Exacte
Impédance caractéristique du vide	Z0	<math>\mu_0 \cdot c</math>	Modèle:Unité	Exacte
Constante de Planck	<math>\ h</math>	Mesure	Modèle:Unité (ou J⋅s)	Modèle:Unité
Constante de Planck réduite	ℏ	<math>\frac{h}{2\pi}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité

Depuis 2019

Nom de la constante	Symbole	Valeur numérique	Incertitude relative
Fréquence de la transition hyperfine de l'état fondamental de l'atome de Modèle:Lnobr<ref name="Pigenet"/>	Modèle:MathCs	Modèle:Unité	Exacte (définit la seconde)
Célérité de la lumière dans le vide	Modèle:Mvar	Modèle:Unité	Exacte (définit le mètre)
Constante de Planck	<math>\ h</math>	Modèle:Unité (ou J⋅s)	Exacte (définit le kilogramme)
Charge élémentaire	e	Modèle:Unité	Exacte (définit l'ampère)
Constante de Boltzmann	k ou kB	Modèle:Unité	Exacte (définit le kelvin)
Nombre d'Avogadro	<math>N_\mathrm A</math>	Modèle:Unité	Exacte (définit la mole)

Ces constantes, fixées le 20 mai 2019<ref>Et dès 1983 pour Modèle:Mvar.</ref>, permettent à leur tour de définir les sept unités de base du Système international d'unités<ref name="Pigenet">Modèle:Lien web.</ref> (seconde, mètre, kilogramme, ampère, kelvin, mole et candela<ref>La candela est définie à partir de Modèle:Formule, Modèle:Formule et Modèle:Formule.</ref>). Ces nouvelles définitions améliorent le SI sans changer la valeur des unités<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Électromagnétisme

Nom de la constante	Symbole	Origine	Valeur numérique	Incertitude relative
Charge élémentaire	e		Modèle:Unité	Par définition
Constante de structure fine	α	Mesure	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Perméabilité du vide	μ0	<math>\frac{ 2\alpha h}{e^2 c}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Nb
Permittivité diélectrique du vide	ε0	<math>\frac{1}{\mu_0 c^2}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Nb
Constante de Coulomb	k ou κ	<math>\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Nb
Impédance caractéristique du vide	Z0	<math>\ {\mu_0c}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Nb
Constante de Von Klitzing	RK	<math>\frac{h}{e^2}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Quantum de conductance	G0	<math>\frac{2}{R_K}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Constante de Josephson	KJ	<math>\frac{ 2e}{h}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Quantum de flux magnétique	Φ0	<math>\frac{1}{K_J}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Magnéton de Bohr	μB	<math>\frac{e h}{4 \pi m_\mathrm{e}}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Magnéton nucléaire	μN	<math>\frac{e h}{4 \pi m_\mathrm{p}}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité

Gravitation

Nom de la constante	Symbole	Origine	Valeur numérique	Incertitude relative
Constante gravitationnelle	G	Mesure	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Accélération normale de la pesanteur terrestre au niveau de la mer	g0	Convention	Modèle:Unité	Par définition

Constantes physico-chimiques

Nom de la constante	Symbole	Origine	Valeur numérique	Incertitude relative
Température du point triple de l'eau	Modèle:Mvar0	Mesure	Modèle:Nb	Modèle:Unité
Pression standard de l'atmosphère	atm	Convention	Modèle:Nb	Par définition
Nombre d'Avogadro	Modèle:MvarA ou Modèle:Mvar	Définition de la mole	Modèle:Unité	Exacte
Constante des gaz parfaits	Modèle:Mvar ou Modèle:Mvar0	<math>k\ N_\text{A}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Constante de Boltzmann	Modèle:Mvar ou Modèle:MvarB	Définition du kelvin	Modèle:Unité	Exacte
Constante de Faraday	Modèle:Mvar	<math>N_\text{A}\ e</math>	Modèle:Unité	Exacte
Volume molaire d'un gaz parfait, Modèle:Mvar = Modèle:Nb, Modèle:Mvar = Modèle:Nb	Modèle:Mvar0	<math>\frac{R T}{p}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Unité de masse atomique	uma		Modèle:Unité	Modèle:Unité
Première constante de rayonnement		<math>c_1 = 2 \pi h c^2</math>	Modèle:Unité	Exacte
	pour la radiance spectrale	<math>c_{1L} = 2 h c^2</math>	Modèle:Unité	Exacte
Deuxième constante de rayonnement		<math>c_2 = \frac{h c}{k}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Constante de Stefan-Boltzmann	σ	<math>\frac{2 \pi^5 k_B^4}{15 h^3 c^2}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Constante radiative	Modèle:Mvar	<math>\frac{4\sigma}{c}=\frac{8 \pi^5 k_B^4}{15 h^3 c^3}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Constante de Wien	<math>b_\text{énergie}</math> ou σw	<math>\frac{hck^{-1}}{4,965\,114\,231\,74}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Constante de Loschmidt	Modèle:MvarL	<math>\frac{N_\text{A}}{V_0}</math>	Modèle:Unité	Exacte

Constantes atomiques et nucléaires

Nom de la constante	Symbole	Origine	Valeur numérique	Incertitude relative
Constante de Rydberg	R∞	<math>\frac{m_\mathrm{e} \alpha^2 c}{2 h}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Énergie de Hartree	EH	<math>2 R_\infty h c</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Quantum de circulation		<math>\frac{h}{2 m_\mathrm{e}}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Rayon de Bohr	a0	<math>\frac{h}{2 \pi m_\mathrm{e} c \alpha}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Longueur d'onde de Compton pour l'électron	λC	<math>\frac{h}{m_\mathrm{e} c}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Rayon de Compton pour l'électron	RC	<math>\frac{h}{2 \pi m_\mathrm{e} c}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Rayon classique de l'électron	re	<math>\frac{e^2}{4 \pi \varepsilon_0 m_\mathrm{e} c^2}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Masse du proton	mp	Mesure	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Énergie du proton		Calcul<ref>Modèle:Lien web.</ref>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Masse du neutron	mn	Mesure	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Énergie du neutron		Calcul<ref>Modèle:Lien web.</ref>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Masse de l'électron	me	Mesure	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Masse du muon	mμ	Mesure	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Masse du tauon	mτ	Mesure	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Masse du boson Z°	mZ°	Mesure	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Masse du boson W	mW	Mesure	Modèle:Unité	Modèle:Unité

Le nombre entre parenthèses représente l'incertitude absolue sur les derniers chiffres. Par exemple : Modèle:Unité signifie Modèle:Unité ± Modèle:Unité.

Unités de Planck

Nom de la constante	Symbole	Origine	Valeur numérique	Incertitude relative
Constante de Planck	<math>\ h</math>		Modèle:Unité (ou J⋅s)	Exacte
Constante de Planck réduite	ℏ	<math>\frac{h}{2\pi}</math>	Modèle:Unité	Exacte
Masse de Planck	mP	<math>\sqrt{\frac{\hbar c}{G}}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Longueur de Planck	lP	<math>\sqrt{\frac{\hbar G}{c^3}}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Temps de Planck	tP	<math>\sqrt{\frac{\hbar G}{c^5}}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Température de Planck	TP	<math>\sqrt{\frac{\hbar c^5}{G k_B^2}}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Charge de Planck	QP	<math>\sqrt{2ch \varepsilon_0 }\; </math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Force de Planck	FP	<math>\frac{m_P l_P}{t_P^2} = \frac{c^4}{G}\; </math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Énergie de Planck	EP	<math>F_P l_P = \sqrt{\frac{c^5 \hbar}{G}}</math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Puissance de Planck	PP	<math>\frac{E_P}{t_P} = \frac{c^5}{G}\; </math>	Modèle:Unité	Modèle:Unité

Valeurs exactes

Dans le but de rendre l'étalonnage de l'ampère, unité de base du Système international (SI), plus précis, la Modèle:18e générale des poids et mesures (CGPM) a adopté en 1988 des valeurs « exactes » des constantes de von Klitzing et de Josephson :

Modèle:Mvar_K = Modèle:Mvar/Modèle:Mvar² ≡ Modèle:Unité (CIPM (1988) Modèle:Nobr, Modèle:Nobr ; 20) ;

Modèle:Mvar_JModèle:Quoi = 2Modèle:Mvar/Modèle:Mvar ≡ Modèle:Unité (CIPM (1988) Modèle:Nobr, Modèle:Nobr ; 19).

Cependant, le Comité consultatif d’électricité (CCE) a stipulé que Modèle:Citation bloc

Nonobstant ceci, il est possible de redéfinir le kilogramme, jusqu'ici la seule unité de base du SI qui soit encore définie par un étalon physique (et est donc le seul « degré de liberté » subsistant dans le système), à partir des valeurs exactes des constantes de von Klitzing et Josephson. Si on admet cela, toute une série de constantes physiques acquièrent des valeurs exactes en conséquence.

La définition du kilogramme serait alors : Modèle:Citation bloc

On en déduit alors que l'ampère vaut exactement Modèle:Unité élémentaires par seconde. La valeur de la constante de Planck découle aussi de ces valeurs exactes, ainsi que celle de la constante de structure fine.

Voir aussi

Articles connexes

• Constante fondamentale
• Table de constantes et paramètres astrophysiques
• Comité de données pour la science et la technologie (CODATA)
• Unité de mesure, Système international d'unités, Conversion des unités

Bibliographie

• Modèle:Article : discute le bien-fondé des valeurs recommandées, par les auteurs du rapport (dont Barry N. Taylor, lui-même)
• Modèle:Ouvrage
• Modèle:Ouvrage

Liens externes

• Bureau international des poids et mesures
• Dernier jeu de valeurs recommandées CODATA à ce jour
• CODATA (Committee on Data for Science and Technology)
• ICSU (International Council for Science)