Conversion de Décijoules en Électronvolts

Informations sur le Décijoule (dJ)

Le décijoule est une unité d’énergie valant un dixième de joule, soit 0,1 joule. Son symbole est dJ. Il se forme exactement comme le décimètre et le décilitre, et il appartient légitimement au système métrique, mais il s’écrit bien moins souvent que l’un ou l’autre, car la quantité qu’il désigne se donne d’ordinaire sous forme de fraction décimale de joule.

L’échelle se sent aisément. Une pomme de cent grammes tombant de dix centimètres arrive avec environ un décijoule. Une souricière à ressort en emmagasine quelques-uns, une chiquenaude vigoureuse en délivre à peu près un, et un caillou lancé à la main en porte plusieurs. C’est la première région, en montant depuis le millijoule, où une personne perçoit l’énergie directement comme une poussée et non comme un déclic.

La sécurité des produits emploie cette plage même sans en employer le nom. Les règles sur les projectiles de jouets s’écrivent en joules et en dixièmes de joule, les répliques à air comprimé sont limitées à environ un joule dans plusieurs pays, et les essais de choc sur petites éprouvettes plastiques donnent des résultats en dixièmes. Les chiffres s’écrivent 0,3 J ou 0,5 J plutôt que 3 dJ ou 5 dJ, mais la grandeur encadrée est précisément celle que nomme le décijoule.

Le préfixe déci a survécu dans d’autres unités par commodité plus que par logique. Le décilitre est une mesure de cuisine courante en Scandinavie, en Suisse et dans une bonne part de l’Europe centrale, et le décimètre cube est exactement le litre, ce qui glisse discrètement le préfixe dans une unité que presque tout le monde emploie. Le décigramme apparaît en pharmacie et dans le commerce des métaux précieux, et le décibel existe parce que le bel s’est révélé un pas trop grossier pour décrire le son.

Avec le joule, aucune de ces pressions n’a joué. L’ingénierie s’était déjà arrêtée à des préfixes avançant par mille, et la virgule décimale fait le reste : 0,4 joule ne coûte pas plus à écrire que 4 décijoules et tient dans le même tableau que 40 joules ou 4 kilojoules sans changer d’unité. Un préfixe gagne sa place en raccourcissant ce que l’on écrit, et ici il ne raccourcit rien.

Rencontrer l’unité relève donc surtout de la littérature ancienne, des documents techniques traduits et des supports d’enseignement qui parcourent toute l’échelle des préfixes. La conversion est immédiate dans les deux sens : multipliez par cent pour des millijoules, divisez par dix pour des joules, et la valeur se glisse telle quelle dans la notation qui l’entoure.

Un décijoule équivaut à 0,1 joule, à environ 0,0239 calorie ou à environ 0,0000278 wattheure.

Informations sur le Électronvolt (eV)

L’électronvolt est une unité d’énergie égale au travail accompli sur un seul électron traversant une différence de potentiel d’un volt. Son symbole est eV. Depuis la redéfinition du SI de 2019, il possède une valeur exacte, 1,602176634 fois dix puissance moins dix-neuf joule, car la charge élémentaire est désormais une constante définie.

Il existe parce que le joule est désespérément grand pour le monde atomique. Un seul photon visible porte entre environ 1,6 et 3,3 électronvolts, et l’exprimer en joules réclame dix-neuf zéros initiaux. Travailler en électronvolts permet à un physicien d’énoncer l’énergie d’une liaison chimique, d’une transition atomique ou d’une collision subatomique par un nombre compris entre un et quelques-uns, ce qu’une unité est censée faire.

L’échelle organise des disciplines entières. La chimie vit à quelques électronvolts, l’énergie des liaisons et des photons visibles et ultraviolets qui les brisent. Les rayons X occupent les kiloélectronvolts. La physique nucléaire travaille en mégaélectronvolts, l’échelle des énergies de liaison et de la désintégration radioactive. La physique des particules emploie les gigaélectronvolts, où la masse au repos du proton vaut 0,938, et les téraélectronvolts au Grand collisionneur de hadrons, dont les protons portent 6,8 chacun.

La masse s’exprime dans la même unité par la relation masse-énergie. La masse au repos d’une particule se donne en électronvolts divisés par le carré de la vitesse de la lumière, et les physiciens omettent couramment le diviseur pour dire simplement que l’électron vaut 511 kiloélectronvolts. Le boson de Higgs vaut 125 gigaélectronvolts selon la même convention.

L’ingénierie des semi-conducteurs en dépend. La bande interdite qui détermine le comportement électrique et optique d’un matériau est une énergie en électronvolts : environ 1,1 pour le silicium, 3,4 pour le nitrure de gallium, et ce seul nombre décide si un composant est une cellule solaire, un transistor ou une diode électroluminescente bleue.

L’astronomie hérite de la convention pour les photons de haute énergie : les télescopes à rayons gamma rapportent donc leurs observations en gigaélectronvolts et téraélectronvolts plutôt qu’en longueurs d’onde.

Les accélérateurs de particules portent le nom des énergies qu’ils atteignent, et leurs noms suivent donc les préfixes. La machine de Cockcroft et Walton qui brisa un noyau pour la première fois en 1932 travaillait à quelques centaines de kiloélectronvolts ; le Bévatron des années cinquante atteignit le milliard et trouva l’antiproton ; et le Grand collisionneur de hadrons porte les protons à 6,8 téraélectronvolts chacun. Les rayons cosmiques remettent tout cela en perspective en arrivant avec des énergies allant jusqu’à 10 puissance vingt électronvolts, des dizaines de millions de fois plus que toute machine, même si une poignée seulement de telles particules frappe la Terre en un siècle sur un kilomètre carré.

Un électronvolt équivaut à environ 1,602 fois dix puissance moins dix-neuf joule, soit à peu près 3,83 fois dix puissance moins vingt calorie.