Fine struktur konstant

Finstrukturkonstanten Sommerfeld er dimensionsløs konstant, som fysisk karakteriserer styrken af ​​den elektromagnetiske interaktion. Det er et dimensionsløst mængde, således at dens numeriske værdi er uafhængig af system af enheder anvendes.

Udtrykket, der definerer og 2002 CODATA anbefalede værdi er:

hvor:

  • Det er elementarladningen,
  • Det er den reducerede Plancks konstant,
  • Det er lysets hastighed i vakuum, og
  • Det er vakuumpermittivitet.

Relaterede Definitioner

Den fine struktur konstant kan også defineres som:

hvor:

  • er konstant Coulomb,
  • Det er elementarladningen,
  • Det er den reducerede Plancks konstant,
  • Det er lysets hastighed i vakuum, og
  • Det er vakuumpermittivitet.

I elektrostatiske CGS enheder, er enheden for elektrisk ladning er defineret således, at permittivitet ,, faktor er dimensionsløs konstant 1. Således den fine struktur konstant er:

Mål

Definere indeholder andre konstanter, der kan måles. Kvanteelektrodynamikken viser imidlertid, en foranstaltning direkte ved hjælp af kvante Hall effekten eller unormale magnetiske moment af elektroner.

QED forudsiger en sammenhæng mellem dimensionsløs magnetiske moment af elektroner og den fine struktur konstant. En ny måling med en elektron kvante cyklotron sammen med en QED beregning involverer 891 Feynman diagrammer, bestemmer den mest præcise aktuelle værdi:

det vil sige en foranstaltning med en nøjagtighed på .70 dele pr milliard. Usikkerheder er 10 gange mindre end for de nærmeste rival metoder. Sammenligninger af målte og beregnede værdier er en meget stærk test af QED, og ​​sætte en grænse for en eventuel intern struktur af elektroner.

Fysisk tolkning

Den fine struktur konstant kan tages som kvadratet på forholdet mellem den elementære afgift til Planck afgift.

For en vilkårlig længde, den fine struktur konstant er forholdet mellem to magter: behovet for at bringe to elektroner fra uendeligt til en arbejdsgruppe afstand mod deres elektrostatiske frastødning energi og energien af ​​en enkelt foton med bølgelængde svarende til den samme længde gange 2n.

I teorien om kvanteelektrodynamik, den fine struktur konstant spiller rollen som en kobling konstant, der repræsenterer styrken af ​​samspillet mellem elektroner og fotoner. Dens værdi kan ikke forudsiges af teorien, og skal indsættes en baseret på eksperimentelle resultater. Faktisk er det en af ​​tyve "eksterne parametre" i standardmodellen.

I elektrosvage teori, som forener de svage interaktion med elektromagnetisme, den fine struktur konstante vises i to andre koblingskonstanter forbundet med elektrosvage gauge felter teori. I denne teori, den elektromagnetiske interaktion er som en blanding af interaktioner forbundet med de elektrosvage felter.

Historie

Den fine struktur konstant blev indført i fysik i 1916 af Arnold Sommerfeld, som et mål for de relativistiske afvigelser i atomare spektrale linjer af de forudsigelser, som den model af Bohr.

Historisk set den første fysiske fortolkning af finstrukturkonstanten ,, var forholdet mellem hastigheden af ​​elektronen i den første cirkulær bane relativistisk Bohr atom med lysets hastighed i vakuum. Ligeledes var det forholdet mellem den minimale impulsmoment tillades af relativitet til en lukket bane under elektromagnetiske kraft og den mindste impulsmoment tillades af kvantemekanikken. Det forekommer naturligt i Sommerfeld analyse og bestemmer størrelsen af ​​spalten eller fine struktur spektrallinjer hydrogen.

I 2010, den videnskabsmand John Webb offentliggjort en undersøgelse, der viste, data, hævder, at den konstante ikke var den samme i hele universet og der blev observeret gradvise ændringer omkring et bestemt akse deraf.

Nogle forskere hævder, at naturens konstanter ikke er i konstant virkelighed, og den fine struktur konstant er ikke immune over for disse påstande.

For nylig, afsløring kortlægger den fine struktur konstant-dimensionelle obligation.

Forrige artikel Francisco Toledo
Næste artikel Fortinera