Konstanta fine strukture

Konstánta fíne struktúre (tudi elektromagnetna sklopitvena konstanta, običajna oznaka mala grška črka alfa (${\displaystyle \alpha \!\,}$)) je brezrazsežna fizikalna konstanta, ki se jo pogosto sreča v atomski fiziki. V splošnem velja za osnovno fizikalno konstanto. Povezana je z osnovnim nabojem ${\displaystyle e_{0}\!\,}$:

${\displaystyle 4\pi \varepsilon _{0}\hbar c_{0}\alpha =e_{0}^{2}\!\,.}$

Njena številska vrednost, približno ${\displaystyle 1/137,035\ 999\ldots \!\,}$, je neodvisna od uporabljenega sistema enot.

Čeprav zanjo obstaja več fizikalnih interpretacij, jo je v fiziko leta 1916 kot del svoje teorije relativističnih odklonov atomskih spektralnih črt iz napovedi Bohrovega modela atoma uvedel Arnold Sommerfeld, zato se včasih imenuje tudi Sommerfeldova konstanta fine strukture ali kar Sommerfeldova konstanta.^[1] Določa vrzel v fini strukturi spektralnih črt vodikovega atoma, ki sta jo leta 1887 točno izmerila Michelson in Morley.^[a] V teoriji kvantne elektrodinamike (QED) predstavlja jakost interakcije med osnovnimi (nabitimi) delci, kot so na primer elektroni, in elektromagnetnim valovanjem (fotoni).

Če bi imel na primer elektron velikost grahovega zrna in premer enak ${\displaystyle 2r_{e}=5\ {\text{mm}}\!\,}$, bi imel vodikov atom premer ${\displaystyle 2r_{\rm {H}}=2r_{e}/\alpha ^{2}\cong 0,005\cdot 18778,8\cong 94\ {\text{m}}\!\,}$.^{[3]:541–542} Vezavna energija osnovnega stanja vodikovega atoma v Bohrovem modelu, energija prve orbite – ionizacijska energija (Rydbergova energija), potrebna da se razdvojita elektron in proton v atomu, je približno enaka (potencialni) energiji elektrona v prvi orbiti, povečani za množitelj ${\displaystyle \alpha ^{2}/2\!\,}$, in povezani z njegovo mirovno maso:^{[3]:540, 541}

${\displaystyle W_{1}=W_{\rm {R}}={\frac {\alpha ^{2}U_{\rm {el}}}{2}}={\frac {\alpha ^{2}m_{\rm {e}}c_{0}^{2}}{2}}\!\,.}$

Poleg tega je magnetni moment elektrona precej večji od pričakovane vrednosti za nabiti, točkasti delec za množitelj približno enak ${\displaystyle 1+\alpha /(2\pi )\!\,}$.^[4]

1. ↑ Napaka pri navajanju: Neveljavna oznaka <ref>; sklici, poimenovani somm_1916, ne vsebujejo besedila (glej stran pomoči).
2. ↑ Napaka pri navajanju: Neveljavna oznaka <ref>; sklici, poimenovani hype, ne vsebujejo besedila (glej stran pomoči).
3. ↑ ^{3,0 3,1} Napaka pri navajanju: Neveljavna oznaka <ref>; sklici, poimenovani born_1935, ne vsebujejo besedila (glej stran pomoči).
4. ↑ Napaka pri navajanju: Neveljavna oznaka <ref>; sklici, poimenovani muel_2020, ne vsebujejo besedila (glej stran pomoči).

Napaka pri navajanju: Obstajajo <ref group=lower-alpha> oznake ali predloge {{efn}} na tej strani, toda sklici se ne bodo izpisali brez predloge {{sklici|group=lower-alpha}}  ali predloge {{notelist}} (glej stran pomoči).