Constante De Estructura Fina 346g37

Constante de estructura fina La constante de estructura fina de Sommerfeld (sím- 2 Medida bolo α ) es la constante física fundamental que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética. Es una La definición de α contiene otras constantes que puecantidad sin dimensiones, por lo que su valor numérico den ser medidas. No obstante, la electrodinámica cuánes independiente del sistema de unidades usado. tica (QED) muestra una forma de medir α directamente La expresión que la define y el valor recomendado por usando el efecto Hall cuántico o el momento magnético anómalo del electrón. CODATA 2002 es: α=

e2 ℏc 4πϵ0

1 137,03599911

La QED predice una relación entre el momento magnético sin dimensiones del electrón (o el g-factor de Lande, g ) y la constante de estructura fina α . Una nueva medida de g usando un ciclotrón cuántico de un electrón, junto con un cálculo QED que involucra 891 diagramas de Feynman, determina el valor actual más preciso de α :[1]

= 7, 297352568 × 10−3 =

.

donde: • e es la carga elemental,

α−1 = 137, 035999710(96)

• ℏ = h/(2π) es la constante reducida de Planck,

esto es, una medida con una precisión de 0,70 partes por mil millones.[2] Las incertidumbres son 10 veces más pequeñas que aquellas de los métodos rivales más próximos. Las comparaciones de los valores medidos y los calculados de g suponen un test muy fuerte de QED, y ponen un límite para cualquier estructura interna del electrón posible.

• c es la velocidad de la luz en el vacío, y • ϵ0 es la permitividad del vacío.

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Definiciones relacionadas

La constante de estructura fina se puede definir también como: α=

kC e2 ℏc

=

3 Interpretación física

e2 2ϵ0 hc

La constante de estructura fina puede tomarse como el cuadrado del cociente de la carga elemental con la carga de Planck.

donde:

( α=

• kC es la constante de Coulomb, • e es la carga elemental,

)2

.

Para una longitud arbitraria s , la constante de estructura fina es el cociente de dos energías: (i) la energía necesaria para traer dos electrones desde el infinito a una distancia s trabajando contra sus repulsión electrostática, y (ii) la energía de un simple fotón de longitud de onda igual a la misma longitud multiplicada por 2π (esto es, 2πs = λ = c ν donde ν es la frecuencia de radiación asociada con el fotón).

• ℏ = h/(2π) es la constante reducida de Planck, • c es la velocidad de la luz en el vacío, y • ϵ0 es la permitividad del vacío. En unidades electrostáticas cgs, la unidad de carga eléctrica (el Statcoulomb o esu de carga) se define de tal forma que el factor de permitividad, 4πϵ0 , es la constante sin dimensiones 1. Así, la constante de estructura fina es: α=

e qP

α=

e2 4πϵ0 s

÷ hν =

e2 4πϵ0 s

hc ÷ 2πs =

e2 4πϵ0 ℏc

En la teoría de electrodinámica cuántica, la constante de estructura fina juega el rol de una constante de acoplamiento, representando la fuerza de la interacción entre

e2 ℏc

1

2

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ENLACES EXTERNOS

electrones y fotones. Su valor no puede predecirse por la 6.1 Bibliografía teoría, y debe insertarse uno basado en resultados expe• Gabrielse, G.; Hanneke, D.; Kinoshita, T.; Nio, M.; rimentales. De hecho, es uno de los veinte “parámetros Odom, B. (2006). «New Determination of the Fiexternos” en el Modelo estándar de física de partículas. ne Structure Constant from the Electrón g Value y En la teoría electrodébil, que unifica la interacción débil QED». 030802. Phys. Rev. Lett (97). con el electromagnetismo, la constante de estructura fina aparece en otras dos constantes de acoplamiento asocia• Volov, D.B. (2011). «Generalizada Verhulst dinádas con los campos gauge de la teoría electrodébil. En esta mica - Ricker - ecuación de Planck y su relación con teoría, la interacción electromagnética se trata como una la constante de estructura fina». Diario de Transpormezcla de interacciones asociadas con los campos electe de la Volga (4 (28)): 67. trodébiles. • ScienceDaily (9 de septiembre de 2010). «Laws of Physics Vary Throughout the Universe, New Study Suggests». ScienceDaily. Consultado el 2 de agosto 4 Historia de 2012. La constante de estructura fina fue introducida en la física en 1916 por Arnold Sommerfeld, como una medida relativista de las desviaciones en las líneas espectrales atómicas de las predicciones hechas por el modelo de Bohr. Históricamente, la primera interpretación física de la constante de estructura fina, α , fue el cociente de la velocidad del electrón en la primera órbita circular del átomo de Bohr relativista con la velocidad de la luz en el vacío. De igual forma, era el cociente entre el momento angular mínimo permitido por la relatividad para una órbita cerrada bajo fuerza electromagnética y el momento angular mínimo permitido por la mecánica cuántica. Aparece de forma natural en el análisis de Sommerfeld y determina el tamaño de la separación o estructura fina de las líneas espectrales del hidrógeno. En 2010, el científico John Webb publicó un estudio en el que revelaba datos que afirmaban que la constante no era igual en todo el universo y que se observaban cambios graduales en torno a un eje concreto de éste.[3] Algunos científicos sostienen que las constantes de la naturaleza no sean en realidad constantes, y la constante de estructura fina no escapa a estas afirmaciones. Recientemente, la detección de los mapas de enlacedimensional de la constante de estructura fina.[4]

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Véase también • Lista de constantes físicas

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Referencias

[1] Gabrielse et al., 2006. [2] El (96) de la fórmula debe leerse como representando una incertidumbre de más o menos 96 en los dos últimos dígitos del resultado dado. [3] ScienceDaily, 2010. [4] Volov, 2011, p. 67.

7 Enlaces externos • “El Universo... ¿se está desmoronando?", artículo muy didáctico sobre la constante alfa o constante de estructura fina.

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Origen del texto y las imágenes, colaboradores y licencias

8.1

Texto

• Constante de estructura fina Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_estructura_fina?oldid=91040144 Colaboradores: Pleira, Marcelo Huerta, RobotQuistnix, Yrbot, YurikBot, Zaka, JRGL, Gizmo II, CEM-bot, Thijs!bot, WikiCholi, JAnDbot, TXiKiBoT, Mercenario97, Aibot, Urdangaray, Muro Bot, SieBot, Loveless, Dnu72, Botito777, Alexbot, DumZiBoT, Luckas-bot, ArthurBot, Botarel, Humbefa, GrouchoBot, EmausBot, Ebrambot, WikitanvirBot, Hiperfelix, Invadibot, Bibliofilotranstornado, Legobot, Apoño y Anónimos: 14

8.2

Imágenes

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