Konstanta fine strukture

Konstanta fine strukture (oznaka α) je prirodna konstanta, bezdimenzionalna veličina u fizici elementarnih čestica koja opisuje jakost međudjelovanja između električkih nabijenih čestica i fotona. Ona je konstanta vezanja u elektromagnetskim djelovanjima, a određuje finu strukturu (cijepanje spin–staza) u atomskim spektrima. Njezina su definicija i vrijednost:

[math]\displaystyle{ \alpha = \frac{e^2}{\hbar \cdot c \cdot \ 4 \cdot \pi \cdot \varepsilon_0} = 7,297\,352\,5376(50) \times 10^{-3} = \frac{1}{137,035\,999\,679(94)} }[/math]

gdje je:

• e - elementarni naboj;
• ħ = h/2π - reducirana Planckova konstanta;
• c - brzina svjetlosti u vakuumu;
• ε₀ - dielektrična permitivnost vakuuma.

Konstantu fine strukture u fiziku je uveo A. Sommerfeld, proširujući Bohrov model atoma uključivanjem relativističkih pojava i eliptičnih staza gibanja elektrona, te kvantizirajući energiju, linearnu i kutnu količinu gibanja. Konstanta fine strukture je važna u teorijskim proračunima i razumijevanju elektromagnetskih međudjelovanja i zračenja te ulazi u matrične elemente različitih elektromagnetskih procesa, određujući njihove udarne presjeke i raspade.

Objašnjenje

Postoje tri ravnopravne definicije konstante fine strukture temeljene na ostalim temeljnim fizikalnim konstantama:

[math]\displaystyle{ \alpha =\ \frac{e^2}{(4 \cdot \pi \cdot \varepsilon_0)\cdot \hbar \cdot c}\ =\ \frac{e^2 \cdot c \cdot \mu_0}{2 \cdot h} = \frac{k_\mathrm{e} \cdot e^2}{\hbar \cdot c}, }[/math]

gdje je:

• e - elementarni naboj;
• ħ = h/2π - reducirana Planckova konstanta;
• c - brzina svjetlosti u vakuumu;
• ε₀ - Dielektrična konstanta vakuuma;
• µ₀ - permeabilnost vakuuma;
• k_e - Coulombova konstanta.

Mjerenje

Prema 2006 CODATA (Committee on Data for Science and Technology, Komitet za podatke za znanost i tehnologiju), preporučene su i definicija i iznos konstante α kao:

[math]\displaystyle{ \alpha = \frac{e^2}{\hbar \cdot c \cdot \ 4 \cdot \pi \cdot \varepsilon_0} = 7,297\,352\,5376(50) \times 10^{-3} = \frac{1}{137,035\,999\,679(94)} }[/math]