Stała struktury subtelnej
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/31/Sommerfeld-Muenchen.jpg/250px-Sommerfeld-Muenchen.jpg)
Stała struktury subtelnej, stała Sommerfelda (oznaczenie: ) – podstawowa stała fizyczna charakteryzująca siłę oddziaływań elektromagnetycznych. Została formalnie wprowadzona przez Arnolda Sommerfelda w 1916 roku[1][2]. Jest wielkością bezwymiarową, więc jej wartość nie zależy od przyjętego systemu jednostek. Stała struktury subtelnej to kombinacja trzech fundamentalnych stałych przyrody: stałej Plancka (h), prędkości światła (c) i ładunku elektronu (e). Stała określa relatywistyczne (c) i kwantowe (h) własności oddziaływań cząstek naładowanych elektrycznie (e) w próżni
Definicja stałej struktury subtelnej opublikowana przez Komitet Danych dla Nauki i Techniki (CODATA) w 2018 roku wynosi[3][4]:
gdzie:
- – ładunek elektryczny elementarny,
- gdzie – stała Plancka,
- – prędkość światła w próżni,
- – przenikalność elektryczna próżni.
W systemie CGS, w którym przenikalność elektryczna próżni jest bezwymiarową stałą, definicja przyjmuje postać:
a w układzie jednostek naturalnych:
Często spotykane jest przybliżenie
Jak łatwo sprawdzić doskonały aproksymant wartości CODATA 2018 to np.
Dotychczas nie powstała żadna powszechnie zaakceptowana teoria wyjaśniająca, dlaczego stała struktury ma taką wartość[5].
Zachodzi także bardzo dokładny związek wyrażający niezwykłą słabość oddziaływań grawitacyjnych względem elektromagnetycznych[6]:
gdzie to stała grawitacji, a jest masą elektronu.
Mimo jej fundamentalnego charakteru niektórzy teoretycy sugerują, że nieznacznie zmienia się ona w miarę ewolucji Wszechświata. Przeprowadzone w ciągu kilku ostatnich lat przez grupę australijskich astronomów obserwacje odległych obiektów wskazywały, że stała struktury subtelnej zmieniła swoją wartość o około jedną stutysięczną od początku istnienia Wszechświata, co wywołało dyskusje na temat niezmienności stałych fizycznych. Najnowsze obserwacje wykazały, że mogła ona się zmienić nie więcej niż o jedną trzydziestotysięczną.
Badania prowadzone w akceleratorze LEP wskazują, że przy wysokich energiach efektywna stała struktury subtelnej zwiększa się z ok. 1/137 w dużej odległości do ok. 1/128 w odległości odpowiadającej energii równej masie cząstki Z; mówi się wtedy o biegnącej stałej sprzężenia (wartość „biegnie” wraz z energią)[7]. Efekt ten wywołany jest przez ekranowanie ładunku przez próżnię.
Zobacz też
![]() | Zobacz multimedia związane z tematem: Stała struktury subtelnej |
Przypisy
- ↑ Arnold Sommerfeld. Die Feinstruktur der Wasserstoff- und der Wasserstoff-ähnlichen Linien. „Sitzungsberichte der Königl. Bayerischen Akademie der Wissenschaften zu München”, s. 459–500, 1915.
- ↑ A.A. Sommerfeld. A.A., Zur Quantentheorie der Spektrallinien, „Annalen der Physik”, 356 (51), 1916, s. 1–94, DOI: 10.1002/andp.19163561702 .
- ↑ CODATA Value: fine-structure constant [online], physics.nist.gov [dostęp 2020-12-04] .
- ↑ CODATA Value: inverse fine-structure constant [online], physics.nist.gov [dostęp 2020-12-04] .
- ↑ George Gamow: Biografia fizyki. Barbara Wojtowicz-Natanson (tłum). Warszawa: Wiedza Powszechna, 1967, s. 334. OCLC 878933859.
- ↑ Kalinski, M. QED-Like Simple High Order Perturbative Relation between the Gravitational Constant G and the Planck Constant h. „Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology”. 7 (2), s. 595, 2021. DOI: 10.4236/jhepgc.2021.72034.
- ↑ L3 Collaboration. Measurement of the Running of the Fine-Structure Constant. „[arXiv.org/hep-ex] Phys.Lett.B”. 476, s. 40–48, 14 Feb 2000. DOI: 10.1016/S0370-2693(00)00122-2. arXiv:hep-ex/0002035. (ang.).
- GND: 4824880-0
- Britannica: science/fine-structure-constant
- БРЭ: 4197154
- Catalana: 0182081
- Hrvatska enciklopedija: 32873