Konstanta fine strukture

Konstanta fine strukture ili Zomerfeldova konstanta fine strukture, $\alpha \,$, je fundamentalna konstanta kojom se karakteriše jačina elektromagnetne interakcije. To je bezdimenzionalna veličina te njena vrednost ne zavisi od izbora sistema jedinica.

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

Srodne definicije

Konstanta fine strukture može da se definiše i kao

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

gde su $k_{C}\,$ Kulonova konstanta, $e\,$ elementarno naelektrisanje, $\hbar =h/(2\pi )\,$ redukovana Plankova konstanta, $c\,$ brzina svetlosti u vakuumu, i $\epsilon _{0}\,$ dielektrična konstanta vakuuma.

Merenje

Konstanta $\alpha$ sadrži nekoliko drugih konstanti koje mogu nezavisno da se mere. Međutim, kvantna elektrodinamika (KED) pruža mogućnost za direktno merenje konstante $\alpha$ korišćenjem kvantnog Halovog efekta ili anomalnog magnetnog momenta elektrona.

KED predviđa vezu između Landeovog g-faktora elektrona, $g\,$ i konstante fine strukture $\alpha \,$. Novim merenjima faktora $g$ pomoću jednoelektronskog kvantnog ciklotrona, zajedno sa KED proračunima koji uključuju 891 Fajnmanove dijagrame, utvrđena je najpreciznija vrednost konstante $\alpha \,$:

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

dakle, sa preciznošću od 0,70 ppb (ppb = delova na milijardu). Greška merenja je deset puta manja nego u bilo kojoj drugoj metodi. Upoređivanje merene i izračunate $g\,$ vrednosti je najbolja proba za proveru valjanosti KED.

Fizičko tumačenje

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

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

Da li je konstanta fine strukture zaista konstantna?

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

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

Numerološka objašnjenja

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

Povezano

• Konstanta sprege
• Fundamentalna fizička konstanta

Spoljašnje veze

• http://physics.nist.gov/cuu/Constants/alpha.html
• http://scienceworld.wolfram.com/physics/FineStructureConstant.html
• Džon D. Barou, i Veb, Džon K., "Nekonzistentne konstante," Scientific American, jun 2005.