Stała struktury subtelnej

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Stała struktury subtelnej (oznaczenie: α) – podstawowa stała fizyczna charakteryzująca siłę oddziaływań elektromagnetycznych. Została formalnie wprowadzona przez Arnolda Sommerfelda. Jest wielkością bezwymiarową więc jej wartość nie zależy od przyjętego systemu jednostek.

Definicja stałej struktury subtelnej została opublikowana w 2002 roku przez Komitet Danych dla Nauki i Techniki (CODATA) i wynosi[1]:

 \alpha = \frac{e^2}{\hbar c \ 4 \pi \varepsilon_0} = 7,297 352 5698(24) \times 10^{-3} = \frac{1}{137,035 999 074(44)}

gdzie e jest ładunkiem elektronu, \hslash=\frac{h}{2\pi}, h jest stałą Plancka, c prędkością światła, a  \varepsilon_0 jest przenikalnością elektryczną próżni.

W systemie CGS, w którym przenikalność elektryczna próżni jest bezwymiarową stałą, definicja przyjmuje postać:

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

a w układzie jednostek naturalnych:

\alpha = e^2\,.

Często spotykane jest przybliżenie  \alpha \approx 1/137 \ .

Dotychczas nie powstała żadna powszechnie zaakceptowana teoria wyjaśniająca dlaczego stała struktury ma taką wartość.

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)[2]. Efekt ten wywołany jest przez ekranowanie ładunku przez próżnię.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy