İnce yapı sabiti

İnce yapı sabiti ya da Sommerfeld sabiti (genelde α sembolüyle gösterilir), temel yüklü parçacıklar arasındaki elektromanyetik etkileşimim gücünü tanımlayan . Temel yüklü bir parçacığın elektromanyetik alanla eşleşmesini ifade eden temel yükle (e) olan ilişkisi 4πε₀ħcα = e² formülüyle tanımlanmaktadır. Boyutsuz bir nicelik olduğundan, ölçü sistemi fark etmeksizin sayısal değeri yaklaşık 1/137'dir.

α, ismini 1916 yılında Bohr atom modelini genişletmeye çalışırken onu bulan Arnold Sommerfeldden alır.α bir hidrojen atomunun spektral çizgilerinin arasındaki boşlukların ince yapısını niceler. Bu değer 1887 yılında Michelson ve Morley tarafından tam olarak hesaplanmıştır.

Tanım

Farklı fiziksel sabitler üzerinden α'nın tanımları aşağıda verilmiştir:

${\displaystyle \alpha ={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {e^{2}}{\hbar c}}={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {e^{2}c}{\hbar }}={\frac {k_{\text{e}}e^{2}}{\hbar c}}={\frac {e^{2}}{2\varepsilon _{0}ch}}={\frac {c\mu _{0}}{2R_{\text{K}}}}={\frac {e^{2}Z_{0}}{2h}}={\frac {e^{2}Z_{0}}{4\pi \hbar }}}$

Sabitler:

• e temel yük (= 1,602176634×10^-19 C);
• π pi sabiti;
• h Planck sabiti (= 6,62607015×10^-34 J⋅s);
• ħ = h/2π azaltılmış Planck sabiti (= 6,62607015×10^-34 J⋅s/2π);
• c ışığın vakumadaki hızı (= 299792458 m/s);
• ε₀ elektrik sabiti veya elektriğin vakumdaki geçirgenliği;
• µ₀ manyetik sabit ya da manyetizmanın vakumdaki geçirgenliği;
• k_e Coulomb sabiti;
• R_K Von Klitzing sabiti;
• Z₀ vakumdaki iç direnç.

SI olmayan birimlerle

Elektrostatik cgs birimleriyle elektriksel yükün birimi (statcoulomb) Coulomb sabitinin ya da geçirgenlik faktörünün 1 ve birimsiz olucağı şekilde tanımlanır. Bu tanımla ince yapı sabiti aşağıdaki gibi ifade edilir (Bu genelde eski fizik kitaplarında bulunabilir),

${\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar c}}.}$

Genellikle yüksek enerji fiziğinde kullanılan doğal birimlerde ε₀ = c = ħ = 1 eşitliği vardır. Bu eşitlik üzerinden ince yapı sabitinin değeri aşağıdaki gibi ifade edilir,${\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi }}.}$ Görüldüğü gibi ince yapı sabiti temel yükün değerini e = √4πα ≈ 0,30282212 şeklinde tanımlar.

Hartree atom birimleri kullanıldığında (e = m_e = ħ = 1 ve ε₀ = 1/4π) ince yapı sabiti aşağıdaki gibidir,

${\displaystyle \alpha ={\frac {1}{c}}.}$

Kaynakça

1. ^ Mohr, P. J.; Taylor, B. N.; Newell, D. B. (2019). "Inverse fine structure constant" (İngilizce). Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü. 23 Eylül 2019 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 12 Kasım 2019. 
2. ^ "Annalen der Physik Ser. 4, Bd. 51 (1916)". HathiTrust (İngilizce). 25 Mart 2021 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 9 Mart 2021. 
3. ^ Peskin, Michael Edward (1995). An Introduction To Quantum Field Theory. Daniel V. Schroeder. New York: Westview Press. ISBN . OCLC 741492433. 28 Temmuz 2020 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 11 Mart 2021. 

Dış bağlantılar

• . (PDF) (İngilizce). FERMILAB-PUB-72/059-T. 31 Ocak 2017 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Kasım 2019.