Konstanta fine strukture

Izvor: Wikipedia

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} = 7,297 352 568(24) \times 10^{-3} = \frac{1}{137,035 999 11(46)} .

Srodne definicije[uredi - уреди]

Konstanta fine strukture može da se definiše i kao

\alpha = \frac{k_C e^2}{\hbar c} = \frac{e^2}{2 \epsilon_0 h c},

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[uredi - уреди]

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 \,:[1]

\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[uredi - уреди]

\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{h c}{2 \pi s} = \frac{e^2}{4 \pi \epsilon_0 \hbar c}

Da li je konstanta fine strukture zaista konstantna?[uredi - уреди]

\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[uredi - уреди]

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


Vidi još[uredi - уреди]

Reference[uredi - уреди]

  1. G. Gabrielse, D. Hanneke, T. Kinoshita, M. Nio, and B. Odom, New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron g Value and QED, Phys. Rev. Lett. 97, 030802 (2006)

Spoljašnje veze[uredi - уреди]