Attojoule
Englisch: attojoule
Eine SI-Einheit der Energie, Arbeit und Wärme gleich 10⁻¹⁸ Joule. Zeichen: aJ
Attojoule: ein Trilliardstel eines Joule
Ein Attojoule ist eine Energieeinheit, die gleich 10−18 Joule ist, also ein Trilliardstel eines Joule. Das Präfix atto stammt aus dem dänischen Wort atten, das achtzehn bedeutet, und bezeichnet die 10−18-Skala. In der Metrologie und Präzisionsmessung beschreiben Attojoule die Energieskalen von atomaren und subatomaren Phänomenen: die Bindungsenergie von Elektronenpaaren in Supraleitern, die Energie, die in einzelnen Molekülbindungen freigesetzt wird, oder thermisches Rauschen in hochempfindlichen Instrumenten.
Das Attojoule nimmt eine Extremposition in der praktischen Messung ein. Zur Verdeutlichung: Ein einzelnes Photon von sichtbarem Licht trägt rund 3 Attojoule Energie. Ein Molekül bei Raumtemperatur hat thermische Energie im Pikojoule-Bereich, ungefähr eine Million Mal größer. Das Attojoule wird daher in der Routinepraxis selten angetroffen; es erscheint vor allem in Laboren der Grundlagenphysik, in der Quantenmetrologie und in der Forschung an Nanosystemen. Die meisten Kalibrierarbeiten, Inspektionen und Materialprüfungen finden in Größenordnungen von Millijoule oder darüber statt.
Wo das Attojoule zählt
Attojoule werden relevant beim Messen von Energieübertragung in kryogenen oder Quantensystemen. Bei der Rastertunnelmikroskopie wird die Energie von Tunnelelektronen in Attojoule ausgedrückt. Präzisions-Kalorimetrie in der Grundlagenforschung, Studien über Quantenpunkte und der Nachweis von Gravitationswellen arbeiten alle auf Energieskalen, bei denen das Attojoule als natürliche Einheit auftritt. Metrologie-Labore, die Rückverfolgbarkeitsketten für Energiestandards etablieren, müssen Rauschen und systematische Effekte in diesem Bereich berücksichtigen, um die niedrigsten Messunsicherheiten zu erreichen.
Der Begriff wird in der Praxis selten verwendet, da 10−18 Joule stattdessen oft als Femtoelektronenvolt (feV) ausgedrückt werden, was sich natürlicher auf Quantenenergiewerte abbildet. Ein einzelnes Attojoule entspricht ungefähr 0,00624 feV. Die meiste technische Literatur in Quantenphysik und Nanowissenschaft bevorzugt die Elektronvolt-Familie von Einheiten, weshalb das Attojoule als formale SI-Einheit nur begrenzte praktische Bedeutung außerhalb von Grundlagenmessgenauigkeitsnormen und SI-Basiseinheitsdefinitionen hat.