En física , la constante de estructura fina , también conocida como constante de Sommerfeld , comúnmente denotada por α (la letra griega alfa ), es una constante física fundamental que cuantifica la fuerza de la interacción electromagnética entre partículas cargadas elementales. Es una cantidad adimensional relacionada con la carga elemental e , que denota la fuerza del acoplamiento de una partícula cargada elemental con el campo electromagnético , por la fórmula 4π ε 0 ħcα = e 2. Como una cantidad adimensional , su valor numérico , aproximadamente1/137, es independiente del sistema de unidades utilizado.
Si bien existen múltiples interpretaciones físicas para α , recibió su nombre de Arnold Sommerfeld , quien lo introdujo en 1916, [1] al extender el modelo de Bohr del átomo. α cuantifica la brecha en la estructura fina de las líneas espectrales del átomo de hidrógeno, que Michelson y Morley habían medido con precisión en 1887. [2]
Definición
Algunas definiciones equivalentes de α en términos de otras constantes físicas fundamentales son:
dónde:
- e es la carga elemental (=1,602 176 634 x 10 -19 C );
- π es la constante matemática pi ;
- h es la constante de Planck (=6.626 070 15 × 10 −34 J⋅s );
- ħ = h/2πes la constante de Planck reducida (= 6.626 070 15 × 10 −34 J⋅s/2π);
- c es la velocidad de la luz en el vacío (=299 792 458 m / s );
- ε 0 es la constante eléctrica o permitividad en el vacío (o espacio libre);
- µ 0 es la constante magnética o permeabilidad al vacío (o espacio libre);
- k e es la constante de Coulomb ;
- R K es la constante de von Klitzing ;
- Z 0 es la impedancia de vacío o impedancia en el espacio libre.
Cuando las otras constantes ( c , h y e ) se han definido valores, la definición refleja la relación entre α y la permeabilidad del espacio libre μ 0 , que es igual μ 0 = 2 hα/ce 2. En la redefinición de las unidades base del SI de 2019 , 4 π × 1.000 000 000 82 (20) × 10 −7 H⋅m −1 es el valor de µ 0 basado en mediciones más precisas de la constante de estructura fina. [3] [4] [5]
En unidades que no pertenecen al SI
En unidades cgs electrostáticas , la unidad de carga eléctrica , el estatculombio , se define de modo que la constante de Coulomb , k e , o el factor de permitividad , 4π ε 0 , sea 1 y adimensional . Entonces, la expresión de la constante de estructura fina, como se encuentra comúnmente en la literatura de física más antigua, se convierte en
En unidades naturales , comúnmente utilizadas en física de altas energías, donde ε 0 = c = ħ = 1 , el valor de la constante de estructura fina es [6]
Como tal, la constante de estructura fina es simplemente otra cantidad, aunque adimensional, que determina (o determina) la carga elemental : e = √ 4π α ≈0.302 822 12 en términos de dicha unidad natural de carga.
En unidades atómicas de Hartree ( e = m e = ħ = 1 y ε 0 = 1/4π), la constante de estructura fina es
Medición
El valor de α recomendado por CODATA de 2018 es [7]
- α = e 2/4π ε 0 ħc = 0,007 297 352 5693 (11) .
Esto tiene una incertidumbre estándar relativa de 0,15 partes por mil millones . [7]
Este valor para α da µ 0 = 4 π × 1.000 000 000 54 (15) × 10 −7 H⋅m −1 , 3.6 desviaciones estándar de su antiguo valor definido, pero con la media que difiere del valor anterior en solo 0.54 partes por mil millones .
Por razones de conveniencia, históricamente se especifica a menudo el valor del recíproco de la constante de estructura fina. El valor recomendado de CODATA 2018 viene dado por [8]
- α −1 =137,035 999 084 (21) .
Si bien el valor de α puede estimarse a partir de los valores de las constantes que aparecen en cualquiera de sus definiciones, la teoría de la electrodinámica cuántica (QED) proporciona una forma de medir α directamente utilizando el efecto Hall cuántico o el momento magnético anómalo del electrón . Otros métodos incluyen el efecto AC Josephson y el retroceso de fotones en la interferometría de átomos. [9] Existe un acuerdo general sobre el valor de α , medido por estos diferentes métodos. Los métodos preferidos en 2019 son las mediciones de momentos magnéticos anómalos de los electrones y del retroceso de los fotones en la interferometría atómica. [9] La teoría de QED predice una relación entre el momento magnético adimensional del electrón y la constante de estructura fina α (el momento magnético del electrón también se conoce como " Landé g -factor " y simbolizado como g ). El valor más preciso de α obtenido experimentalmente (a partir de 2012) se basa en una medición de g utilizando un aparato de un electrón llamado "ciclotrón cuántico", junto con un cálculo a través de la teoría de QED que involucró12 672 diagramas de Feynman de décimo orden : [10]
- α −1 =137,035 999 174 (35) .
Esta medida de α tiene una incertidumbre estándar relativa de2,5 × 10 −10 . Este valor y la incertidumbre son aproximadamente los mismos que los últimos resultados experimentales. [11] A finales de 2020 se publicó un mayor perfeccionamiento de este trabajo, dando el valor
- α −1 =137,035 999 206 (11) .
con una precisión relativa de 81 partes por billón. [12]
Interpretaciones físicas
La constante de estructura fina, α , tiene varias interpretaciones físicas. α es:
- La relación de dos energías: (i) la energía necesaria para superar la repulsión electrostática entre dos electrones a una distancia de d , y (ii) la energía de un solo fotón de longitud de onda λ = 2π d (o de longitud de onda angular d ; ver Relación de Planck ):
- La relación de la velocidad del electrón en la primera órbita circular del modelo de Bohr del átomo , que es1/4π ε 0e 2/ħ, a la velocidad de la luz en el vacío, c . [13] Esta es la interpretación física original de Sommerfeld . Entonces, el cuadrado de α es la relación entre la energía Hartree ( 27.2 eV = dos veces la energía Rydberg = aproximadamente el doble de su energía de ionización) y la energía en reposo del electrón (511 keV).
- es la relación entre la energía potencial del electrón en la primera órbita circular del modelo de Bohr del átomo y la energíaequivalente a la masa de un electrón. Usando el teorema de Virial en el modelo de Bohr del átomo Lo que significa que Esencialmente, esta relación se deriva de que la velocidad del electrón es .
- Las dos relaciones de tres longitudes características: el radio clásico del electrón r e , la longitud de onda de Compton del electrón λ e y el radio de Bohr a 0 :
- En electrodinámica cuántica , α está directamente relacionado con la constante de acoplamiento que determina la fuerza de la interacción entre electrones y fotones . [14] La teoría no predice su valor. Por lo tanto, α debe determinarse experimentalmente. De hecho, α es uno de los parámetros empíricos del Modelo Estándar de física de partículas , cuyo valor no se determina dentro del Modelo Estándar.
- En la teoría electrodébil que unifica la interacción débil con el electromagnetismo , α se absorbe en otras dos constantes de acoplamiento asociadas con los campos de calibre electrodébiles . En esta teoría, la interacción electromagnética se trata como una mezcla de interacciones asociadas con los campos electrodébiles. La fuerza de la interacción electromagnética varía con la fuerza del campo de energía .
- En los campos de la ingeniería eléctrica y la física del estado sólido , la constante de estructura fina es un cuarto del producto de la impedancia característica del espacio libre , Z 0 = μ 0 c , y el cuanto de conductancia , G 0 = 2 e 2/h: .La conductividad óptica del grafeno para frecuencias visibles está teóricamente dada porπ G 0/4y, como resultado, sus propiedades de absorción y transmisión de luz se pueden expresar en términos de la constante de estructura fina solo. [15] El valor de absorción de la luz incidente normal en el grafeno en el vacío vendría dado porπα/(1 + πα / 2) 2 o 2,24%, y la transmisión por 1/(1 + πα / 2) 2 o 97,75% (observado experimentalmente entre 97,6% y 97,8%).
- La constante de estructura fina da la carga máxima positiva de un núcleo atómico que permitirá una órbita de electrones estable a su alrededor dentro del modelo de Bohr (elemento feinmanio ). [16] Para un electrón que orbita alrededor de un núcleo atómico con número atómico Z ,mv 2/r = 1/4 πε 0Ze 2/r 2. La relación de incertidumbre de momento / posición del principio de incertidumbre de Heisenberg de dicho electrón es simplemente mvr = ħ . El valor límite relativista para v es c , por lo que el valor límite para Z es el recíproco de la constante de estructura fina, 137. [17]
- El momento magnético del electrón indica que la carga circula en un radio r Q con la velocidad de la luz. [18] Genera la energía de radiación m e c 2 y tiene un momento angular L = 1 ħ = r Q m e c . La energía de campo del campo estacionario de Coulomb es m e c 2 = e 2/4π ε 0 r ey define el radio clásico del electrón r e . Estos valores insertados en la definición de alfa rinden α = r e/r Q. Compara la estructura dinámica del electrón con el supuesto estático clásico.
- Alfa está relacionado con la probabilidad de que un electrón emita o absorba un fotón. [19]
- Dadas dos partículas puntuales hipotéticas, cada una con masa de Planck y carga elemental, separadas por cualquier distancia, α es la relación entre su fuerza de repulsión electrostática y su fuerza de atracción gravitacional.
- El cuadrado de la relación entre la carga elemental y la carga de Planck
Cuando la teoría de la perturbación se aplica a la electrodinámica cuántica , las expansiones perturbativas resultantes para los resultados físicos se expresan como conjuntos de series de potencia en α . Debido a que α es mucho menor que uno, las potencias superiores de α pronto dejan de ser importantes, lo que hace que la teoría de la perturbación sea práctica en este caso. Por otro lado, el gran valor de los factores correspondientes en la cromodinámica cuántica hace que los cálculos que involucran la fuerza nuclear fuerte sean extremadamente difíciles.
Variación con escala de energía
En electrodinámica cuántica , la teoría de campo cuántica más completa que subyace al acoplamiento electromagnético, el grupo de renormalización dicta cómo la fuerza de la interacción electromagnética crece logarítmicamente a medida que aumenta la escala de energía relevante . El valor de la constante de estructura fina α está vinculado al valor observado de este acoplamiento asociado con la escala de energía de la masa del electrón: el electrón es un límite inferior para esta escala de energía, porque él (y el positrón ) es el más liviano cargado objeto cuyos bucles cuánticos pueden contribuir al funcionamiento. Por lo tanto, 1/137.036es el valor asintótico de la constante de estructura fina a energía cero. A energías superiores, tales como la escala de la Higgs Z , alrededor de 90 GeV , uno medidas [20] un eficaz alpha ≈ 1/127 , en lugar .
A medida que aumenta la escala de energía, la fuerza de la interacción electromagnética en el Modelo Estándar se acerca a la de las otras dos interacciones fundamentales , una característica importante para las teorías de la gran unificación . Si la electrodinámica cuántica fuera una teoría exacta, la constante de estructura fina en realidad divergiría en una energía conocida como polo Landau ; este hecho socava la consistencia de la electrodinámica cuántica más allá de las expansiones perturbativas .
Historia
Basado en la medición precisa del espectro del átomo de hidrógeno por Michelson y Morley en 1887, [21] Arnold Sommerfeld extendió el modelo de Bohr para incluir órbitas elípticas y dependencia relativista de la masa a la velocidad. Introdujo un término para la constante de estructura fina en 1916. [22] La primera interpretación física de la constante de estructura fina α fue como la relación entre la velocidad del electrón en la primera órbita circular del átomo relativista de Bohr y la velocidad de luz en el vacío. [23] De manera equivalente, fue el cociente entre el momento angular mínimo permitido por la relatividad para una órbita cerrada y el momento angular mínimo permitido por la mecánica cuántica. Aparece naturalmente en el análisis de Sommerfeld y determina el tamaño de la división o estructura fina de las líneas espectrales hidrógenas . Esta constante no se consideró significativa hasta la ecuación de onda relativista lineal de Paul Dirac en 1928, que dio la fórmula exacta de estructura fina. [24] : 407
Con el desarrollo de la electrodinámica cuántica (QED), la importancia de α se ha ampliado de un fenómeno espectroscópico a una constante de acoplamiento general para el campo electromagnético, determinando la fuerza de la interacción entre electrones y fotones. El terminoα/2πestá grabado en la lápida de uno de los pioneros de QED, Julian Schwinger , en referencia a su cálculo del momento dipolar magnético anómalo .
Historial de medidas
Fecha | α | 1 / α | Fuentes |
---|---|---|---|
1969 julio | 0,007297351 (11) | 137.03602 (21) | CODATA 1969 |
1973 | 0,0072973461 (81) | 137.03612 (15) | CODATA 1973 |
Enero de 1987 | 0,00729735308 (33) | 137.0359895 (61) | CODATA 1986 |
1998 | 0,007297352582 (27) | 137.03599883 (51) | Kinoshita |
2000 Abr | 0,007297352533 (27) | 137.03599976 (50) | CODATA 1998 |
2002 | 0,007297352568 (24) | 137.03599911 (46) | CODATA 2002 |
2007 julio | 0,0072973525700 (52) | 137.035999070 (98) | Gabrielse 2007 |
2008 junio 2 | 0,0072973525376 (50) | 137.035999679 (94) | CODATA 2006 |
2008 julio | 0,0072973525692 (27) | 137.035999084 (51) | Gabrielse 2008, Hanneke 2008 |
2010 dic | 0,0072973525717 (48) | 137.035999037 (91) | Bouchendira 2010 |
2011 junio | 0,0072973525698 (24) | 137.035999074 (44) | CODATA 2010 |
2015 25 de junio | 0,0072973525664 (17) | 137.035999139 (31) | CODATA 2014 |
2017 julio 10 | 0,0072973525657 (18) | 137.035999150 (33) | Aoyama y col. 2017 [26] |
2018 dic 12 | 0,0072973525713 (14) | 137.035999046 (27) | Parker y col. 2018 [4] |
20 de mayo de 2019 | 0,0072973525693 (11) | 137.035999084 (21) | CODATA 2018 |
2020 dic 2 | 0,0072973525628 (6) | 137.035999206 (11) | Morel y col. 2020 [27] |
Los valores CODATA en la tabla anterior se calculan promediando otras mediciones; no son experimentos independientes.
Variación potencial en el tiempo
Los físicos se han preguntado si la constante de estructura fina es de hecho constante o si su valor difiere según la ubicación y el tiempo. Se ha propuesto una α variable como una forma de resolver problemas en cosmología y astrofísica . [28] [29] [30] [31] La teoría de cuerdas y otras propuestas para ir más allá del Modelo Estándar de física de partículas han llevado a un interés teórico en si las constantes físicas aceptadas (no solo α ) realmente varían.
En los experimentos siguientes, Δ α representa el cambio en α a lo largo del tiempo, que se puede calcular mediante α prev - α ahora . Si la constante de estructura fina es realmente una constante, cualquier experimento debería mostrar que
o tan cerca de cero como pueda medir el experimento. Cualquier valor alejado de cero indicaría que α cambia con el tiempo. Hasta ahora, la mayoría de los datos experimentales son consistentes con α constante.
Tasa de cambio pasada
Los primeros experimentadores que probaron si la constante de estructura fina realmente podría variar examinaron las líneas espectrales de objetos astronómicos distantes y los productos de la desintegración radiactiva en el reactor de fisión nuclear natural de Oklo . Sus hallazgos fueron consistentes con ninguna variación en la constante de estructura fina entre estos dos lugares y tiempos muy separados. [32] [33] [34] [35] [36] [37]
La tecnología mejorada de los albores del siglo XXI hizo posible probar el valor de α a distancias mucho mayores y con una precisión mucho mayor. En 1999, un equipo dirigido por John K. Webb de la Universidad de Nueva Gales del Sur afirmó la primera detección de una variación en α . [38] [39] [40] [41] Utilizando los telescopios Keck y un conjunto de datos de 128 cuásares con corrimientos al rojo 0,5 < z <3 , Webb et al. encontraron que sus espectros eran consistentes con un ligero aumento en α durante los últimos 10-12 mil millones de años. Específicamente, encontraron que
En otras palabras, midieron el valor en algún lugar entre −0.000 0047 y−0.000 0067 . Este es un valor muy pequeño, pero las barras de error en realidad no incluyen cero. Este resultado indica que α no es constante o que hay un error experimental no contabilizado.
En 2004, un estudio más pequeño de 23 sistemas de absorción realizado por Chand et al. , utilizando el Very Large Telescope , no encontraron variaciones mensurables: [42] [43]
Sin embargo, en 2007 se identificaron fallas simples en el método de análisis de Chand et al. , desacreditando esos resultados. [44] [45]
King y col. han utilizado métodos de Monte Carlo de cadena de Markov para investigar el algoritmo utilizado por el grupo UNSW para determinarΔ α/α de los espectros de cuásares, y han encontrado que el algoritmo parece producir incertidumbres correctas y estimaciones de máxima verosimilitud para Δ α/αpara modelos particulares. [46] Esto sugiere que las incertidumbres estadísticas y la mejor estimación paraΔ α/αdeclarado por Webb et al. y Murphy et al. son robustos.
Lamoreaux y Torgerson analizaron datos del reactor de fisión nuclear natural de Oklo en 2004 y concluyeron que α ha cambiado en los últimos 2 mil millones de años en 45 partes por mil millones. Afirmaron que este hallazgo era "probablemente exacto dentro del 20%". La precisión depende de las estimaciones de las impurezas y la temperatura en el reactor natural. Estas conclusiones deben verificarse. [47] [48] [49] [50]
En 2007, Khatri y Wandelt de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign se dieron cuenta de que la transición hiperfina de 21 cm en hidrógeno neutro del universo temprano deja una huella de absorción única en la radiación cósmica de fondo de microondas. [51] Propusieron utilizar este efecto para medir el valor de α durante la época anterior a la formación de las primeras estrellas. En principio, esta técnica proporciona suficiente información para medir una variación de 1 parte en10 9 (4 órdenes de magnitud mejor que las restricciones de cuásar actuales). Sin embargo, la restricción que se puede imponer a α depende en gran medida del tiempo de integración efectivo, que va como t - 1 ⁄ 2 . El radiotelescopio europeo LOFAR solo podría limitarΔ α/αhasta aproximadamente el 0,3%. [51] El área de recolección requerida para restringir Δ α / α al nivel actual de restricciones de cuásar es del orden de 100 kilómetros cuadrados, lo que es económicamente impracticable en la actualidad.
Tasa actual de cambio
En 2008, Rosenband et al. [52] utilizó la relación de frecuencia de
Alabama+
y
Hg+
en relojes atómicos ópticos de ion único para imponer una restricción muy estricta a la variación temporal actual de α , a saberα̇/α = (−1,6 ± 2,3) × 10 −17 por año. Tenga en cuenta que cualquier restricción nula actual sobre la variación temporal de alfa no descarta necesariamente la variación temporal en el pasado. De hecho, algunas teorías [53] que predicen una constante variable de estructura fina también predicen que el valor de la constante de estructura fina debería llegar a ser prácticamente fijo en su valor una vez que el universo entre en suépocaactualdominada por la energía oscura .
Variación espacial - dipolo australiano
En septiembre de 2010, investigadores de Australia dijeron que habían identificado una estructura similar a un dipolo en la variación de la constante de estructura fina en todo el universo observable. Utilizaron datos sobre cuásares obtenidos por el Very Large Telescope , combinados con los datos anteriores obtenidos por Webb en los telescopios Keck . La constante de estructura fina parece haber sido mayor en una parte en 100.000 en la dirección de la constelación Ara del hemisferio sur , hace 10 mil millones de años. De manera similar, la constante parecía haber sido menor en una fracción similar en la dirección norte, hace 10 mil millones de años. [54] [55] [56]
En septiembre y octubre de 2010, después de la investigación publicada por Webb, los físicos Chad Orzel y Sean M. Carroll sugirieron varios enfoques de cómo las observaciones de Webb pueden estar equivocadas. Orzel argumenta [57] que el estudio puede contener datos incorrectos debido a diferencias sutiles en los dos telescopios, en los que uno de los telescopios el conjunto de datos era ligeramente alto y en el otro ligeramente bajo, de modo que se cancelan entre sí cuando se superponen. . Le parece sospechoso que las fuentes que muestran los mayores cambios sean todas observadas por un telescopio, con la región observada por ambos telescopios alineándose tan bien con las fuentes donde no se observa ningún efecto. Carroll sugirió [58] un enfoque totalmente diferente; él mira la constante de estructura fina como un campo escalar y afirma que si los telescopios son correctos y la constante de estructura fina varía suavemente sobre el universo, entonces el campo escalar debe tener una masa muy pequeña. Sin embargo, investigaciones anteriores han demostrado que no es probable que la masa sea extremadamente pequeña. Las primeras críticas de estos dos científicos apuntan al hecho de que se necesitan diferentes técnicas para confirmar o contradecir los resultados, como también concluyeron Webb, et al. En su estudio.
En octubre de 2011, Webb et al. reportaron [55] una variación en α dependiente tanto del corrimiento al rojo como de la dirección espacial. Informan que "el conjunto de datos combinados se ajusta a un dipolo espacial" con un aumento de α con el corrimiento al rojo en una dirección y una disminución en la otra. "Las muestras independientes de VLT y Keck proporcionan direcciones y amplitudes dipolares consistentes ..." [ aclaración necesaria ]
En 2020, el equipo verificó sus resultados anteriores, encontrando una estructura dipolo en la fuerza de la fuerza electromagnética utilizando las mediciones de cuásares más distantes. Las observaciones del cuásar del universo con solo 800 millones de años de antigüedad con el método de análisis de IA empleado en el Very Large Telescope (VLT) encontraron una variación espacial preferida sobre un modelo sin variación en elnivel. [59]
Explicación antrópica
El principio antrópico es un argumento controvertido de por qué la constante de estructura fina tiene el valor que tiene: la materia estable, y por lo tanto la vida y los seres inteligentes, no podrían existir si su valor fuera muy diferente. Por ejemplo, si α cambiara en un 4%, la fusión estelar no produciría carbono , por lo que la vida basada en el carbono sería imposible. Si α fuera mayor que 0,1, la fusión estelar sería imposible y ningún lugar del universo sería lo suficientemente cálido para la vida tal como la conocemos. [60]
Explicaciones numerológicas y teoría del multiverso
Como constante adimensional que no parece estar directamente relacionada con ninguna constante matemática , la constante de estructura fina ha fascinado a los físicos durante mucho tiempo.
Arthur Eddington argumentó que el valor podría "obtenerse por deducción pura" y lo relacionó con el número de Eddington , su estimación del número de protones en el universo. [61] Esto lo llevó en 1929 a conjeturar que el recíproco de la constante de estructura fina no era aproximadamente, sino precisamente el entero 137 . [62] En la década de 1940, los valores experimentales de1/αse desvió lo suficiente de 137 para refutar los argumentos de Eddington. [24]
La constante de estructura fina intrigó tanto al físico Wolfgang Pauli que colaboró con el psicoanalista Carl Jung en una búsqueda para comprender su significado. [63] De manera similar, Max Born creía que si el valor de α difería, el universo se degeneraría y, por lo tanto, α = 1/137es una ley de la naturaleza. [64]
Richard Feynman , uno de los creadores y primeros desarrolladores de la teoría de la electrodinámica cuántica (QED), se refirió a la constante de estructura fina en estos términos:
Hay una pregunta muy profunda y hermosa asociada con la constante de acoplamiento observada, e : la amplitud de un electrón real para emitir o absorber un fotón real. Es un número simple que se ha determinado experimentalmente que está cerca de 0.08542455. (Mis amigos físicos no reconocerán este número, porque les gusta recordarlo como el inverso de su cuadrado: aproximadamente 137,03597 con una incertidumbre de aproximadamente 2 en el último decimal. Ha sido un misterio desde que se descubrió más de hace cincuenta años, y todos los buenos físicos teóricos pusieron este número en su pared y se preocupan por eso).
Inmediatamente le gustaría saber de dónde proviene este número para un acoplamiento: ¿está relacionado con pi o quizás con la base de los logaritmos naturales? Nadie lo sabe. Es uno de los mayores malditos misterios de la física: un número mágico que nos llega sin que los humanos lo comprendan. Podrías decir que la "mano de Dios" escribió ese número y "no sabemos cómo empujó Su lápiz". Sabemos qué tipo de baile hacer experimentalmente para medir este número con mucha precisión, pero no sabemos qué tipo de baile hacer en la computadora para hacer que este número salga, ¡sin ponerlo en secreto!
- Richard P. Feynman (1985). QED: La extraña teoría de la luz y la materia . Prensa de la Universidad de Princeton . pag. 129 . ISBN 978-0-691-08388-9.
Por el contrario, el estadístico IJ Good argumentó que una explicación numerológica solo sería aceptable si pudiera basarse en una buena teoría que aún no se conoce pero que "existe" en el sentido de un ideal platónico . [sesenta y cinco]
Los intentos de encontrar una base matemática para esta constante adimensional han continuado hasta la actualidad. Sin embargo, la comunidad de físicos nunca ha aceptado ninguna explicación numerológica.
A principios del siglo XXI, varios físicos, incluido Stephen Hawking en su libro Una breve historia del tiempo , comenzaron a explorar la idea de un multiverso , y la constante de estructura fina era una de las varias constantes universales que sugerían la idea de una estructura finamente ajustada. universo . [66]
Citas
El misterio sobre α es en realidad un misterio doble. El primer misterio, el origen de su valor numérico α ≈ 1/137 , ha sido reconocido y discutido durante décadas. El segundo misterio, el alcance de su dominio, generalmente no se reconoce.
- MH MacGregor (2007). El poder de Alpha . World Scientific . pag. 69 . ISBN 978-981-256-961-5.
Cuando muera, mi primera pregunta al diablo será: ¿Cuál es el significado de la constante de estructura fina?
- Wolfgang Pauli [ se necesita una cita completa ]
Ver también
- Constante física adimensional
- Constante eléctrica
- Estructura hiperfina
- Constante de Planck
- Velocidad de la luz
Referencias
- ^ Arnold Sommerfeld (1916). "Zur Quantentheorie der Spektrallinien" . Annalen der Physik . 4 (51): 51–52 . Consultado el 6 de diciembre de 2020 .Ecuación 12a, "rund" (acerca de ...)
- ^ α es proporcional al cuadrado de la constante de acoplamiento de una partícula cargada al campo electromagnético. Existen constantes análogas que parametrizan la fuerza de interacción de la fuerza nuclear fuerte , conocida como α s (≈1), y la fuerza nuclear débil , conocida como α w (≈10 −6 a10 −7 ). "Constantes de acoplamiento para las fuerzas fundamentales" . Hiperfísica . Universidad Estatal de Georgia . Consultado el 12 de mayo de 2020 .
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