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 1 eVに対応する温度


 プラズマ物理では通常、エネルギーを温度の次元として表す。 1eVの温度は \begin{equation} 1\ \mathrm{eV} = k_B T \end{equation} と定義されている。1 eV \( = 1.602 \times 10^{-19} \) J、\( k_B = 1.38 \times 10^{-23}\) m\(^2\) kg s\(^{-2}\) K\(^{-1}\)とすると、 \begin{equation} T \approx 11609\ \mathrm{K} \end{equation} となる。つまり、1 eVのエネルギーを1つのプラズマに注入すると、そのプラズマは約10000度の温度になるわけである。
 しかし、温度の概念でも示したように、プラズマは集団として振る舞い、 常にマクスウェル・ボルツマン分布に従う。つまりは、プラズマ粒子集団にエネルギーを印加したところで、 すべての粒子が同じ熱速度で運動するのではなく、マクスウェル・ボルツマン分布に従った速度分布になるのである。 よって、平均エネルギーが1 eVの粒子集団という表現が正しいのである。 平均エネルギーが1 eVの粒子集団の温度は \begin{equation} 1 \mathrm{eV} = \frac{1}{2} m \left| u \right|^2 = \frac{3}{2} k_B T \end{equation} の関係から、\(T=7739\) Kとなるのである。この場合は3次元で運動するプラズマ粒子集団を考えた。
 以上のように1 eVが1万度というのはただの定義であって、プラズマ粒子集団で考える(観測や実験ではこちらを使う)場合、 平均エネルギーが1 eVとされていれば、そのプラズマ粒子集団の温度は約7700 Kだということである。 これらは混乱しやすいが、分けて考えるべきなのである。

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