Constante física



En ciencias se entiende por constante física el valor de una magnitud física cuyo valor, fijado un sistema de unidades, permanece invariable en los procesos físicos a lo largo del tiempo. En contraste, una constante matemática representa un valor invariable que no está implicado directamente en ningún proceso físico.

Existen muchas constantes físicas; algunas de las más conocidas son la constante reducida de Planck \hbar \, la constante de gravitación G \, la velocidad de la luz c \, la permitividad en el vacío \epsilon_0 \, la permeabilidad magnética en el vacío \mu_0 \ y la carga elemental e \. Todas éstas, por ser tan fundamentales, son llamadas constantes universales.

Por otro lado, desde 1937 Paul Dirac y otros científicos han especulado que el valor las constantes físicas podría decrecer en proporción a la edad del Universo. Hasta la fecha ningún experimento ha indicado que esto sea así, aunque se ha logrado calcular las cotas máximas de esa hipotética variación de las constantes. Las cotas máximas de variación anual resultan, en todo caso, muy pequeñas, siendo de 10-5 para la estructura fina y 10-11 para la constante de gravitación. El tema sigue siendo motivo de controversia actualmente.

Conocimientos adicionales recomendados

Tabla de contenidos

Algunas consideraciones

Constantes dimensionales y adimensionales

Las constantes físicas pueden tener dimensiones como, por ejemplo, la velocidad de la luz en el vacío (que en el SI se expresa en metros por segundo), mientras que otras, como la constante de estructura fina \alpha \ que caracteriza la interacción entre electrones y fotones, es adimensional.

A menos que se usen unidades naturales, el valor de las constantes que tengan dimensiones dependerá del sistema de unidades usado. Por el contrario, las constantes adimensionales son independientes del sistema de unidades usado y se las conoce como constantes físicas fundamentales. La constante de estructura fina es, probablemente, la mejor conocida de estas constantes adimensionales. Las razones de las masas (u otras propiedades) de las partículas son también constantes físicas fundamentales.

Las constantes físicas y la vida en el Universo

En muchas de estas constantes ocurre un ajuste preciso que hace compatible la existencia del ser humano en el cosmos. Si el valor de ciertas de esas constantes fuese tan solo ligeramente diferente al que poseen, el Universo debería ser radicalmente distinto, haciendo imposible que la vida, tal como la conocemos, pudiese emerger. El hecho de que el Universo esté debidamente calibrado y ajustado para acoger vida inteligente ha intrigado a muchos y ha sido también motivo de debate científico y filosófico. Quizá una de las mejores respuestas que explica el ajuste de las constantes es la que da el principio antrópico. Este afirma que dado que el ser humano está aquí, el Universo ha de ser un universo capaz de albergarlo y, por tanto, no cabe preguntarse sobre la posibilidad de que dichos valores fuesen distintos ya que, de ser así, no habría nadie que pudiese preguntárselo.

Tablas de constantes físicas

NOTA: A pesar que muchas propiedades de materiales y partículas son constantes, no se muestran en las tablas ya que son específicas de los respectivos materiales o partículas.

Tabla de constantes universales

CantidadSímboloValorError relativo
Impedancia característica en el vacíoZ_0 = \mu_0 c \,376,730 313 461... Ωdefinida
Permitividad en el vacío\epsilon_0 = 1 / ( \mu_0 c^2 )\,8,854 187 817... × 10-12F·m-1definida
Permeabilidad magnética en el vacío\mu_0 \,4π × 10-7 N·A-2 = 1,2566 370 614... × 10-6 N·A-2definida
Constante de gravitación universalG \,6,6742(10) × 10-11N.m2/kg21.5 × 10-4
Constante de Planckh \,6,626 0693(11) × 10-34 J·s1,7 × 10-7
Constante de Dirac\hbar = h / (2 \pi)1,054 571 68(18) × 10-34 J·s1,7 × 10-7
Velocidad de la luz en el vacíoc \,299 792 458 m·s-1definida

Tabla de constantes electromagnéticas

CantidadSímboloValor1 (unidades SI)Error relativo
Magnetón de Bohr\mu_B = e \hbar / 2 m_e9,274 009 49(80) × 10-24 J·T-18,6 × 10-8
Magnetón nuclear\mu_N = e \hbar / 2 m_p5,050 783 43(43) × 10-27 J·T-18,6 × 10-8
Resistencia cuánticaR_0 = h / 2 e^2 \,12 906,403 725(43) Ω3,3 × 10-9
Constante de von KlitzingR_K = h / e^2 \,25 812,807 449(86) Ω3,3 × 10-9

Tabla de constantes atómicas y nucleares

CantidadSímboloValor1 (unidades SI)Error relativo
Radio de Bohra_0 = \alpha / 4 \pi R_\infin \,0,529 177 2108(18) × 10-10 m3,3 × 10-9
Constante de acoplamiento de FermiG_F / (\hbar c)^31,166 39(1) × 10-5 GeV-28,6 × 10-6
Constante de estructura fina\alpha = \mu_0 e^2 c / (2 h) = e^2 / (4 \pi \epsilon_0 \hbar c) \,7,297 352 568(24) × 10-33,3 × 10-9
Energía de HartreeE_h = 2 R_\infin h c \,4,359 744 17(75) × 10-18 J1,7 × 10-7
Quantum of circulationh / 2 m_e \,3,636 947 550(24) × 10-4 m2 s-16,7 × 10-9
Constante de RydbergR_\infin = \alpha^2 m_e c / 2 h \,10 973 731.568 525(73) m-16,6 × 10-12
Sección eficaz de Thomson(8 \pi / 3)r_e^20,665 245 873(13) × 10-28 m22,0 × 10-8
Ángulo de Weinberg\sin^2 \theta_W = 1 - (m_W / m_Z)^2 \,0,222 15(76) 3,4 × 10-3


Tabla de constantes físico-químicas

CantidadSímboloValor1 (unidades SI)Error relativo
Unidad de masa atómicam_u = 1 \ u \,1,660 538 86(28) × 10-27 kg1,7 × 10-7
Número de AvogadroN_A, L \,6,022 1415(10) × 10231,7 × 10-7
Constante de Boltzmannk = R / N_A \,1,380 6505(24) × 10-23 J·K-11,8 × 10-6
Constante de FaradayF = N_A e \,96 485,3383(83)C·mol-18,6 × 10-8
Primera constante de radiación c_1 = 2 \pi h c^2 \,3,741 771 38(64) × 10-16 W·m21,7 × 10-7
para radiancia espectralc_{1L} \,1,191 042 82(20) × 10-16 W · m2 sr-11,7 × 10-7
Número de Loschmidta T=273,15 K y p=101,325 kPan_0 = N_A / V_m \,2,686 7773(47) × 1025 m-31.8 × 10-6
Constante universal de los gases idealesR \,8,314 472(15) J·K-1·mol-11,7 × 10-6
Constante molar de PlanckN_A h \,3,990 312 716(27) × 10-10 J · s · mol-16,7 × 10-9
Volumen molar de un gas ideala T=273,15 K y p=100 kPaV_m = R T / p \,22,710 981(40) × 10-3 m3 ·mol-11,7 × 10-6
a T=273.15 K y p=101.325 kPa22,413 996(39) × 10-3 m3 ·mol-11,7 × 10-6
Sackur-Tetrode constanta T=1 K y p=100 kPaS_0 / R = \frac{5}{2}
+ \ln\left[ (2\pi m_u k T / h^2)^{3/2} k T / p \right]
-1,151 7047(44)3,8 × 10-6
a T=1 K y p=101,325 kPa-1.164 8677(44)3,8 × 10-6
Segunda constante de radiaciónc_2 = h c / k \,1,438 7752(25) × 10-2 m·K1,7 × 10-6
Constante de Stefan-Boltzmann\sigma = (\pi^2 / 60) k^4 / \hbar^3 c^25,670 400(40) × 10-8 W·m-2·K-47,0 × 10-6
Constante de la ley del desplazamiento de Wienb = (h c / k) /   \, 4,965 114 231...2,897 7685(51) × 10-3 m · K1,7 × 10-6 unidades SI)Error relativo
Valor convencional de la constante de Josephson2K_{J-90} \,483 597,9 × 109 Hz · V-1definida

Notas

1Los valores se dan en la llamada forma concisa; El número entre paréntesis es el error absoluto, que se obtiene de multiplicar el propio valor por el error relativo.
2Este es el valor adoptado internacionalmente para realizar representaciones del voltio usando el efecto Josephson.
3Este es el valor adoptado internacionalmente para realizar representaciones del ohmio usando el efecto cuántico de Hall.

Véase también

  • Constante astronómica
  • Ajuste fino del universo
  • Ley física
  • CODATA
  • Unidades naturales
  • Velocidad de la luz variable

Referencias

  • CODATA Recommendations - Ultimos valores recomendados para las constantes físicas por el CODATA (2002)
 
Este articulo se basa en el articulo Constante_física publicado en la enciclopedia libre de Wikipedia. El contenido está disponible bajo los términos de la Licencia de GNU Free Documentation License. Véase también en Wikipedia para obtener una lista de autores.
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