原子単位系
原子単位系(げんしたんいけい、英: atomic units)とは、原子物理学や量子化学において、物理定数を消去することで数式の表現を簡潔にするために用いられる単位系である。1927年にダグラス・ハートリーによって提案された。
原子単位系は電荷、質量、および作用を基本量とし、対応する基本単位をそれぞれ電気素量 e、電子質量 me、および作用量子 ħ に選ぶ単位系である。 原子単位系が基づく量体系は、歴史的には静電単位系などと同じく3元系であり、一貫性のある長さとエネルギーの単位はそれぞれボーア半径 a0 = ħ/mee とハートリーエネルギー EH = e/a0 である。 国際量体系と整合させる場合は、ボーア半径かハートリーエネルギーの一方を基本単位として選ぶことで4元系とすることができる。 したがって、原子単位系における一貫性のある時間の組立単位は ħ/EH で表現される。
原子単位系には、エネルギーの基本単位としてハートリー(hartree または Eh)を用いるハートリー原子単位系の他、リュードベリ(rydberg または Ry)を用いるリュードベリ原子単位系などが存在しこちらもしばしば用いられる。IUPACグリーンブックでは、ハートリー原子単位系を指すものとして原子単位系が説明されている。
単位を表す記号として、a0, me, ħ, e, Eh の代わりに、いずれも atomic unit の省略形である a.u. で表すことがある。この慣習はIUPACグリーンブックにおいて次のように批判されている。
《例》水素分子の結合距離 r e {\displaystyle r_{\text{e}}} と解離エネルギー D e {\displaystyle D_{\text{e}}} は,
r e = 2.1 a 0 {\displaystyle r_{\text{e}}=2.1~a_{0}} および D e = 0.16 E h {\displaystyle D_{\text{e}}=0.16~E_{\text{h}}} と書くべきであって,
r e = 2.1 a.u. {\displaystyle r_{\text{e}}=2.1~{\text{a.u.}}} および D e = 0.16 a.u. {\displaystyle D_{\text{e}}=0.16~{\text{a.u.}}} と書いてはならない.