物理定数

物理定数（ぶつりていすう、ぶつりじょうすう、英: physical constant）とは、値が変化しない物理量のことである。

プランク定数や万有引力定数、アボガドロ定数などは非常に有名なものである。例えば、光速はこの世で最も速いスカラー量としてのスピードで、ボーア半径は水素の電子の（第一）軌道半径である。また、大半の物理定数は固有の単位を持つが、光子と電子の相互作用を具体化する微細構造定数の様に単位を持たない無次元量も存在する。

以下の数値で特記のないものは科学技術データ委員会 (CODATA) が推奨する値であり、2024年5月20日に"2022 CODATA recommended values"として発表されたものである^[1]。

表の「値」の列における括弧内の数値は標準不確かさを示す。例えば 6.67430(15)×10⁻¹¹ は、(6.67430±0.00015)×10⁻¹¹ という意味である（不確かさを参照）。また、光速度などの定義値とされているものは、SI基本単位の定義定数やその値を元に定まるものなので不確かさは無い。

→詳細は「SI基本単位の再定義 (2019年)」を参照

普遍定数

量	記号	値	相対標準不確かさ
真空中の光速	${\displaystyle c}$	299792458 m/s	定義値
真空の透磁率	${\displaystyle \mu _{0}={\tfrac {4\pi \alpha \hbar }{e^{2}c}}}$	1.25663706127(20)×10−6 N⋅A−2	1.6×10−10
	${\displaystyle {\tfrac {\mu _{0}}{4\pi \times 10^{-7}}}}$	0.99999999987(16) N⋅A−2
真空の誘電率	${\displaystyle \varepsilon _{0}={\tfrac {1}{\mu _{0}c^{2}}}}$	8.8541878188(14)×10−12 F m−1
真空のインピーダンス	${\displaystyle Z_{0}=\mu _{0}c}$	376.730313412(59) Ω
万有引力定数	${\displaystyle G}$	6.67430(15)×10−11 N m2 kg−2	2.2×10−5
プランク定数	${\displaystyle h}$	6.62607015×10−34 J⋅s	定義値
ディラック定数	${\displaystyle \hbar ={\tfrac {h}{2\pi }}}$	1.054571817...×10−34 J⋅s

電磁気学の定数

量	記号	値（SI単位）	相対標準不確かさ
電気素量	${\displaystyle e}$	1.602176634×10−19 C	定義値
	${\displaystyle {\tfrac {e}{\hbar }}}$	1.519267447×1015 A J−1
磁束量子	${\displaystyle \Phi _{0}={\tfrac {h}{2e}}}$	2.0678338484619×10−15 Wb
コンダクタンス量子（英語版）	${\displaystyle G_{0}={\tfrac {2e^{2}}{h}}}$	7.7480917298637×10−5 S
抵抗量子	${\displaystyle R_{0}={\tfrac {h}{2e^{2}}}}$	12906.403729652 Ω
ジョセフソン定数	${\displaystyle K_{\text{J}}={\tfrac {2e}{h}}}$	483597.8484×109 Hz V−1
フォン・クリッツィング定数	${\displaystyle R_{\text{K}}={\tfrac {h}{e^{2}}}}$	25812.807459305 Ω
ボーア磁子	${\displaystyle \mu _{\text{B}}={\tfrac {e\hbar }{2m_{\text{e}}}}}$	9.2740100657(29)×10−24 J T−1	3.1×10−10
核磁子	${\displaystyle \mu _{\text{N}}={\tfrac {e\hbar }{2m_{\text{p}}}}}$	5.0507837393(16)×10−27 J T−1

原子・核物理学の定数

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
微細構造定数	${\displaystyle \alpha ={\tfrac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}\hbar c}}}$	7.2973525643(11)×10−3	1.6×10−10
	${\displaystyle \alpha ^{-1}}$	137.035999177(21)
リュードベリ定数	${\displaystyle R_{\infty }={\tfrac {\alpha ^{2}m_{\text{e}}c}{2h}}}$	10973731.568157(12) m−1	1.1×10−12
ボーア半径	${\displaystyle a_{0}={\tfrac {\alpha }{4\pi R_{\infty }}}}$	5.29177210544(82)×10−11 m	1.6×10−10
ハートリーエネルギー	${\displaystyle E_{\text{h}}=2R_{\infty }hc}$	4.3597447222060(48)×10−18 J	1.1×10−12
循環量子	${\displaystyle {\tfrac {\pi \hbar }{m_{\text{e}}}}}$	3.6369475467(11)×10−4 m2 s−1	3.1×10−10

電子及び核子

電子に関わる物理定数

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
質量	${\displaystyle m_{\text{e}}}$	9.1093837139(28)×10−31 kg	3.1×10−10
コンプトン波長	${\displaystyle \lambda _{\text{e}}={\tfrac {h}{m_{\text{e}}c}}}$	2.42631023538(76)×10−12 m
古典電子半径	${\displaystyle r_{\text{e}}=\alpha ^{2}a_{0}}$	2.8179403205(13)×10−15 m	4.7×10−10
トムソン断面積	${\displaystyle \sigma _{\text{e}}={\tfrac {8\pi }{3}}r_{\text{e}}^{2}}$	6.6524587051(62)×10−29 m2	9.3×10−10
磁気モーメント	${\displaystyle \mu _{\text{e}}}$	−9.2847646917(29)×10−24 J T−1	3.1×10−10
g因子	${\displaystyle g_{\text{e}}={\tfrac {2\mu _{\text{e}}}{\mu _{\text{B}}}}}$	−2.00231930436092(36)	1.8×10−13
異常磁気モーメント	${\displaystyle a_{\text{e}}={\tfrac {|g_{\text{e}}|}{2}}-1}$	1.15965218046(18)×10−3	1.6×10−10
磁気回転比	${\displaystyle \gamma _{\text{e}}={\tfrac {2|\mu _{\text{e}}|}{\hbar }}}$	1.76085962784(55)×1011 s−1 T−1	3.1×10−10

陽子に関わる物理定数

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
質量	${\displaystyle m_{\text{p}}}$	1.67262192595(52)×10−27 kg	3.1×10−10
コンプトン波長	${\displaystyle \lambda _{\text{p}}={\tfrac {h}{m_{\text{p}}c}}}$	1.32140985360(41)×10−15 m
磁気モーメント	${\displaystyle \mu _{\text{p}}}$	1.41060679545(60)×10−26 J T−1	4.3×10−10
g因子	${\displaystyle g_{\text{p}}={\tfrac {2\mu _{\text{p}}}{\mu _{\text{N}}}}}$	5.5856946893(16)	2.9×10−10
磁気回転比	${\displaystyle \gamma _{\text{p}}={\tfrac {2\mu _{\text{p}}}{\hbar }}}$	2.6752218708(11)×108 s−1 T−1	4.3×10−10
遮蔽された磁気モーメント[* 1]	${\displaystyle \mu '_{\text{p}}}$	1.4105705830(58)×10−26 J T−1	4.1×10−9
	${\displaystyle {\tfrac {\mu '_{\text{p}}}{\mu _{\text{B}}}}}$	1.5209931551(62)×10−3
遮蔽された磁気回転比[* 1]	${\displaystyle \gamma '_{\text{p}}={\tfrac {2\mu '_{\text{p}}}{\hbar }}}$	2.675153194(11)×108 s−1 T−1
	${\displaystyle {\tfrac {\gamma '_{\text{p}}}{2\pi }}}$	42.57638543(17) MHz T−1

1. H₂O 中, 球, 25 °C

中性子に関わる物理定数

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
質量	${\displaystyle m_{\text{n}}}$	1.67492750056(85)×10−27 kg	5.1×10−10
コンプトン波長	${\displaystyle \lambda _{\text{n}}={\tfrac {h}{m_{\text{n}}c}}}$	1.31959090382(67)×10−15 m
磁気モーメント	${\displaystyle \mu _{\text{n}}}$	−9.6623653(23)×10−27 J T−1	2.4×10−7
g因子	${\displaystyle g_{\text{n}}={\tfrac {2\mu _{\text{n}}}{\mu _{\text{N}}}}}$	−3.82608552(90)
磁気回転比	${\displaystyle \gamma _{\text{n}}={\tfrac {2|\mu _{\text{n}}|}{\hbar }}}$	1.83247174(43)×108 s−1 T−1

電弱理論

量	記号	値	相対標準不確かさ
フェルミ結合定数	${\displaystyle {\tfrac {G_{\text{F}}}{(\hbar c)^{3}}}}$	1.1663788(6)×10−5 GeV−2 (Particle Data Group)[2]	5.1×10−7 (Particle Data Group)
弱混合角	${\displaystyle \sin ^{2}\theta _{\text{W}}}$	0.22305(23) (CODATA) 0.23129(4) (Particle Data Group)[2]	1.0×10−3 (CODATA) 1.7×10−4 (Particle Data Group)

物理化学の定数

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
ボルツマン定数	${\displaystyle k}$	1.380649×10−23 J/K	定義値
アボガドロ定数	${\displaystyle N_{\text{A}},L}$	6.02214076×1023 mol−1
ファラデー定数	${\displaystyle F=N_{\text{A}}e}$	96485.33212331 C mol−1
モルプランク定数	${\displaystyle N_{\text{A}}h}$	3.9903127128934×10−10 J s mol−1
モル気体定数	${\displaystyle R=N_{\text{A}}k}$	8.3144626181532 J K−1 mol−1
原子質量定数 （統一原子質量単位）	${\displaystyle m_{\text{u}}={\tfrac {2hcR_{\infty }}{\alpha ^{2}c^{2}A_{\text{r}}({\text{e}})}}}$	1.66053906892(52)×10−27 kg	3.1×10−10
モル質量定数	${\displaystyle M_{\text{u}}}$	1.00000000105(31)×10−3 kg mol−1
炭素12のモル質量	${\displaystyle M(^{12}{\text{C}})=A_{\text{r}}(^{12}{\text{C}})M_{\text{u}}}$	12.0000000126(37)×10−3 kg mol−1

理想気体に関わる物理定数

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
理想気体のモル体積	${\displaystyle V_{\text{m}}={\tfrac {RT}{p}}}$	22.71095464×10−3 m3 mol−1 [† 1]	定義値
		22.41396954×10−3 m3 mol−1 [† 2]
ロシュミット数	${\displaystyle n_{0}={\tfrac {N_{\text{A}}}{V_{\text{m}}}}}$	2.651645804×1025 m−3 [† 1]
		2.686780111×1025 m−3 [† 2]
ザックール＝テトローデ定数	${\displaystyle {\tfrac {S_{0}}{R}}={\tfrac {5}{2}}+\ln \left[\left({\tfrac {2\pi m_{\text{u}}kT}{h^{2}}}\right)^{\frac {3}{2}}{\tfrac {kT}{p}}\right]}$	−1.15170753496(47) [† 3]	4.1×10−10
		−1.16487052149(47) [† 4]	4.0×10−10

1. 温度 T = 273.15 K、圧力 p = 100 kPa における値。
2. 温度 T = 273.15 K、圧力 p = 101.325 kPa における値。
3. 温度 T = 1 K、圧力 p = 100 kPa における値
4. 温度 T = 1 K、圧力 p = 101.325 kPa における値

熱輻射に関わる物理定数

量	記号	値 (SI)	相対標準不確かさ
シュテファン=ボルツマン定数	${\displaystyle \sigma ={\tfrac {\pi ^{2}}{60}}{\tfrac {k^{4}}{\hbar ^{3}c^{2}}}}$	5.6703744191844×10−8 W m−2 K−4	定義値
第一放射定数	${\displaystyle c_{1}=2\pi hc^{2}}$	3.7417718521928×10−16 W m2
第一放射定数 （分光放射輝度）	${\displaystyle c_{1L}=2hc^{2}}$	1.1910429723972×10−16 W m2 sr−1
第二放射定数	${\displaystyle c_{2}={\tfrac {hc}{k}}}$	1.438776877×10−2 m K
ウィーンの変位則定数	${\displaystyle {\begin{aligned}b&=\lambda _{\text{max}}T\\&=c_{2}/4.965~114~231\ldots \end{aligned}}}$	2.897771955×10−3 m K
	${\displaystyle {\begin{aligned}b'&=\nu _{\text{max}}/T\\&=2.821~439~372\ldots c/c_{2}\end{aligned}}}$	5.878925757×1010 Hz K−1

協定値

量	記号	値	相対標準不確かさ
発光効率	${\displaystyle K_{\text{cd}}}$	683 lm W−1	定義値
炭素12の相対原子質量	${\displaystyle A_{\text{r}}(^{12}{\text{C}})}$	12[3]
標準重力加速度	${\displaystyle g_{n}}$	9.80665 m s−2
標準状態圧力	${\displaystyle p^{\circ }}$	100000 Pa
標準大気圧	${\displaystyle 1~{\text{atm}}}$	101325 Pa
セルシウス 0度	${\displaystyle 0^{\circ }{\text{C}}}$	273.15 K

プランク単位

→「プランク単位系」を参照