Константа фине структуре

Константа фине структуре или Зомерфелдова константа фине структуре, $\alpha \,$, је фундаментална константа којом се карактерише јачина електромагнетне интеракције. То је бездимензионална величина те њена вредност не зависи од избора система јединица.

$\alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar c\ 4\pi \epsilon _{0}}}=7,297352568(24)\times 10^{-3}={\frac {1}{137,03599911(46)}}$ .

Сродне дефиниције

Константа фине структуре може да се дефинише и као

$\alpha ={\frac {k_{C}e^{2}}{\hbar c}}={\frac {e^{2}}{2\epsilon _{0}hc}},$

где су $k_{C}\,$ Кулонова константа, $e\,$ елементарно наелектрисање, $\hbar =h/(2\pi )\,$ редукована Планкова константа, $c\,$ брзина светлости у вакууму, и $\epsilon _{0}\,$ диелектрична константа вакуума.

Мерење

Константа $\alpha$ садржи неколико других константи које могу независно да се мере. Међутим, квантна електродинамика (КЕД) пружа могућност за директно мерење константе $\alpha$ коришћењем квантног Халовог ефекта или аномалног магнетног момента електрона.

КЕД предвиђа везу између Ландеовог g-фактора електрона, $g\,$ и константе фине структуре $\alpha \,$. Новим мерењима фактора $g$ помоћу једноелектронског квантног циклотрона, заједно са КЕД прорачунима који укључују 891 Фајнманове дијаграме, утврђена је најпрецизнија вредност константе $\alpha \,$:

$\alpha ^{-1}=137,035999710(96)\,$

дакле, са прецизношћу од 0,70 ppb (ppb = делова на милијарду). Грешка мерења је десет пута мања него у било којој другој методи. Упоређивање мерене и израчунате $g\,$ вредности је најбоља проба за проверу ваљаности КЕД.

Физичко тумачење

$\alpha =\left({\frac {e}{q_{P}}}\right)^{2}$.

$\alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}s}}\div h\nu ={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}s}}\div {\frac {hc}{2\pi s}}={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}\hbar c}}$

Да ли је константа фине структуре заиста константна?

${\frac {\Delta \alpha }{\alpha }}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\frac {\alpha _{\mathrm {then} }-\alpha _{\mathrm {now} }}{\alpha _{\mathrm {now} }}}=-0,57\pm 0,10\times 10^{-5}.$

${\frac {\Delta \alpha }{\alpha _{\mathrm {em} }}}=-0,6\pm 0,6\times 10^{-6}.$

Нумеролошка објашњења

$\alpha ={\frac {\cos \left(\pi /137\right)}{137}}\ {\frac {\tan \left(\pi /(137\cdot 29)\right)}{\pi /(137\cdot 29)}}\approx 1/137,0359997867$

Види још

• Константа спреге
• Фундаментална физичка константа

Спољашње везе

• http://physics.nist.gov/cuu/Constants/alpha.html
• http://scienceworld.wolfram.com/physics/FineStructureConstant.html
• Џон Д. Бароу, и Веб, Џон К., "Неконзистентне константе," Scientific American, јун 2005.