atomiyksiköistä

Atomiyksiköt, englanniksi "atomic units" (au), ovat luonnonvakioista johdettuja yksiköitä, joita käytetään atomi- ja molekyylifysiikassa. Niiden tarkoituksena on yksinkertaistaa laskelmia poistamalla tarve manuaalisesti käsitellä monia pieniä luonnonvakioita, kuten elektronin massaa, sähkövarausta ja Planckin vakiota. Tämän ansiosta matemaattiset yhtälöt muuttuvat selkeämmiksi ja luvut saavat yksinkertaisempia muotoja.

Yleisimmin käytettyjä atomiyksiköitä ovat Hartree-yksiköt. Tässä järjestelmässä elektronin varaus on määritelty ykköseksi (e = 1), elektronin massa on ykkönen (me = 1) ja redusoitu Planckin vakio on ykkönen (ħ = 1). Myös Coulombin vakio on valittu siten, että se on ykkönen (ke = 1). Näiden valintojen seurauksena monista keskeisistä fysikaalisista yhtälöistä, kuten Schrödingerin yhtälöstä atomien ja molekyylien elektronien käyttäytymisen kuvaamiseen, tulee huomattavasti yksinkertaisempia. Esimerkiksi Coulombin vuorovaikutus kahden varauksen välillä saa muodon 1/r, jossa r on etäisyys.

Atomiyksiköt helpottavat erityisesti kvanttimekaniikan laskelmia ja teoreettista työtä. Kun laskelmat tehdään atomiyksiköissä, tulokset ovat luonnostaan ilman pieniä vakioita, mikä vähentää pyöristysvirheitä ja selkeyttää tulosten fysikaalista tulkintaa. Vaikka atomiyksiköt ovat käteviä teoreettisessa fysiikassa, käytännön mittauksissa käytetään usein SI-yksiköitä, ja tulokset muunnetaan tarvittaessa atomiyksiköistä SI-yksiköiksi ja päinvastoin.