Константа тонкой структуры

редактировать

В физике, константа тонкой структуры, также известная как постоянная Зоммерфельда, обычно обозначаемая как α (греческая буква альфа ), является фундаментальной физической константой, характеризующей силу электромагнитного взаимодействия между элементарные заряженные частицы. Это безразмерная величина, связанная с элементарным зарядом e, которая характеризует силу связи элементарной заряженной частицы с электромагнитным полем по формуле 4πε 0 ħcα = e. Поскольку безразмерная величина, ее числовое значение , приблизительно 1/137, не зависит от используемой системы единиц.

Хотя существуют множественные физические интерпретации для α, он получил свое название от Арнольда Зоммерфельда, который представил его в 1916 году, расширяя модель Бора атома. α количественно определяет щель в тонкой структуре спектральных линий атома водорода, которая была точно измерена Майкельсоном и Морли в 1887 г.

Содержание

  • 1 Определение
    • 1.1 В единицах, не относящихся к системе СИ
  • 2 Измерение
  • 3 Физические интерпретации
  • 4 Вариация с энергетической шкалой
  • 5 История
  • 6 Является постоянная тонкой структуры фактически постоянна?
    • 6.1 Прошлая скорость изменения
    • 6.2 Текущая скорость изменения
    • 6.3 Пространственная вариация - австралийский диполь
  • 7 Антропное объяснение
  • 8 Нумерологические объяснения и теория мультивселенной
  • 9 Цитаты
  • 10 См. Также
  • 11 Ссылки
  • 12 Внешние ссылки

Определение

Вот некоторые эквивалентные определения α в терминах других фундаментальных физических констант :

α = 1 4 π ε 0 e 2 ℏ c = μ 0 4 π e 2 c ℏ = kee 2 ℏ c = e 2 2 ε 0 ch = c μ 0 2 RK = e 2 Z 0 2 h = e 2 Z 0 4 π ℏ {\ 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}}}{\ 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}}}

где:

Когда другие константы (c, h и e) имеют определенные значения, определение отражает взаимосвязь между α и проницаемостью свободного пространства µ 0, что равно µ 0 = 2hα / ce. В переопределении 2019 базовых единиц СИ, 4π × 1.00000000082 (20) × 10 H⋅m - это значение для µ 0, основанное на более точных измерениях постоянной тонкой структуры. 260>

В единицах, не относящихся к системе СИ

В электростатических cgs единицах определяется единица электрического заряда, статкулон. так что постоянная Кулона, k e или коэффициент диэлектрической проницаемости, 4πε 0, равны 1 и безразмерны. Тогда выражение постоянной тонкой структуры, которое обычно встречается в старой физической литературе, становится

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

В натуральных единицах, обычно используемых в физике высоких энергий, где ε 0 = c = ħ = 1, значение постоянной тонкой структуры составляет

α = e 2 4 π. {\ displaystyle \ alpha = {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi}}.}\ alpha = {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi}}.

Таким образом, постоянная тонкой структуры - это просто еще одна, хотя и безразмерная величина, определяющая (или определяемая) элементарный заряд : e = √4πα ≈ 0,30282212 в единицах такой естественной единицы заряда.

В атомных единицах Хартри (e = m e = ħ = 1 и ε 0 = 1 / 4π) постоянная тонкой структуры равно

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

Измерение

восьмого-порядка диаграммы Фейнмана самодействия электронов. Горизонтальная линия со стрелками представляет электрон, волнистые линии - виртуальные фотоны, а кружки - виртуальные пары электрон - позитрон.

Рекомендуемый код CODATA 2018 значение α равно

α = e / 4πε 0 ħc = 0,0072973525693 (11).

Это имеет относительную стандартную неопределенность 0,15 частей на миллиард.

Это значение для α дает µ 0 = 4π × 1.00000000054 (15) × 10 H⋅m, отклонение на 3,6 стандартных отклонения от его старого определенного значения, но со средним значением, отличающимся от старого значения только на 0,54 частей на миллиард.

Для удобства исторически часто указывается значение обратной величины постоянной тонкой структуры. Рекомендуемое значение CODATA 2018 дается как

α = 137,035999084 (21).

Хотя значение α можно оценить по значениям констант, фигурирующих в любом из его определений, теория квантовой электродинамики (QED) обеспечивает способ измерения α напрямую, используя квантовый эффект Холла или аномальный магнитный момент электрона. Другие методы включают эффект AC Джозефсона и отдачу фотонов в атомной интерферометрии. Существует общее согласие относительно значения α, измеренного этими различными методами. Предпочтительными методами в 2019 году являются измерения аномальных магнитных моментов электронов и отдачи фотонов в атомной интерферометрии. Теория КЭД предсказывает связь между безразмерным магнитным моментом электрона и постоянной тонкой структуры α (магнитный момент электрона также обозначается как «G-фактор Ланде "и обозначается буквой g). Наиболее точное значение α, полученное экспериментально (по состоянию на 2012 год), основано на измерении g с помощью одноэлектронного так называемого «квантового циклотрона», вместе с расчетами по теории КЭД, в которых участвовало 12672 Диаграммы Фейнмана :

α = 137,035999174 (35).

Это измерение α имеет относительную стандартную неопределенность 2,5 × 10. Это значение и погрешность примерно такие же, как и в последних экспериментальных результатах.

Физические интерпретации

Константа тонкой структуры α имеет несколько физических интерпретаций. α равно:

α = e 2 4 π ε 0 d / hc λ = e 2 4 π ε 0 d × 2 π dhc знак равно е 2 4 π ε 0 d × d ℏ с знак равно е 2 4 π ε 0 ℏ с. {\ displaystyle \ alpha = \ left. {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi \ varepsilon _ {0} d}} \ right / {\ frac {hc} {\ lambda}} = {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi \ varepsilon _ {0} d}} \ times { \ frac {2 \ pi d} {hc}} = {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi \ varepsilon _ {0} d}} \ times {\ frac {d} {\ hbar c}} = {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi \ varepsilon _ {0} \ hbar c}}.}{\ displaystyle \ alpha = \ left. {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi \ varepsilon _ {0} d}} \ right / {\ frac {hc} {\ lambda}} = {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi \ varepsilon _ {0} d}} \ times {\ frac {2 \ pi d} {hc}} = {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi \ varepsilon _ {0} d}} \ times {\ frac {d} {\ hbar c}} = {\ frac {e ^ {2}} {4 \ pi \ varepsilon _ {0} \ hbar c}}.}
re = α λ e 2 π знак равно α 2 a 0 {\ displaystyle r _ {\ text {e}} = {\ frac {\ alpha \ lambda _ {\ text {e}}} {2 \ pi}} = \ alpha ^ {2} a_ {0}}{\ displaystyle r_ {\ text {e}} = {\ frac {\ alpha \ lambda _ {\ text {e}}} {2 \ pi}} = \ alpha ^ {2} a_ {0}}
α = 1 4 Z 0 G 0 {\ displaystyle \ alpha = {\ tfrac {1} {4} } Z_ {0} G_ {0}}\ alpha = {\ tfrac {1} {4}} Z_ {0} G_ {0} .
оптическая проводимость графена для видимых частот теоретически определяется как πG 0 / 4, и как в результате его свойства поглощения и пропускания света могут быть выражены только через постоянную тонкой структуры. Величина поглощения света, падающего нормально на графен в вакууме, тогда будет выражаться как πα / (1 + πα / 2) или 2,24%, а пропускание - как 1 / (1 + πα / 2) или 97,75% (экспериментально наблюдается для быть между 97,6% и 97,8%).
  • Константа тонкой структуры дает максимальный положительный заряд атомного ядра, который обеспечивает стабильную орбиту электрона вокруг него в рамках модели Бора (элемент фейнманий ). Для электрона, вращающегося вокруг ядра атома с атомным номером Z, mv / r = 1 / 4πε 0 Ze / r. Принцип неопределенности Гейзенберга соотношение неопределенности импульса / положения для такого электрона просто mvr = ħ. Релятивистское предельное значение для v равно c, поэтому предельное значение для Z является обратной величиной постоянной тонкой структуры, 137.
  • Магнитный момент электрона указывает на то, что заряд циркулирует на радиусе r Q со скоростью света. Он генерирует энергию излучения m e c и имеет угловой момент L = 1 ħ = r Qmec. Энергия стационарного кулоновского поля равна m e c = e / 4πε 0reи определяет классический радиус электрона r e. Эти значения, вставленные в определение альфа, дают α = r e/rQ. Он сравнивает динамическую структуру электрона с классическим статическим допущением.
  • Альфа связана с вероятностью того, что электрон испускает или поглощает фотон.
  • Учитывая две гипотетические точечные частицы, каждая из Планковская масса и элементарный заряд, разделенные любым расстоянием, α - это отношение их электростатической силы отталкивания к их силе гравитационного притяжения.
  • Квадрат отношения элементарного заряда к заряду Планка
α = (экв P) 2. {\ displaystyle \ alpha = \ left ({\ frac {e} {q _ {\ text {P}}}} \ right) ^ {2}.}\ alpha = \ left ({\ frac {e} {q _ {\ text {P}}}} \ right) ^ {2}.

Когда теория возмущений применяется к квантовая электродинамика, результирующие пертурбативные разложения для физических результатов выражаются как наборы степенных рядов в α. Поскольку α намного меньше единицы, более высокие степени α вскоре становятся неважными, что делает теорию возмущений практичной в этом случае. С другой стороны, большое значение соответствующих факторов в квантовой хромодинамике делает вычисления с использованием сильного ядерного взаимодействия чрезвычайно трудным.

Изменение в зависимости от шкалы энергии

В квантовой электродинамике, более детальной квантовой теории поля, лежащей в основе электромагнитного взаимодействия, ренормализационная группа определяет, как сила электромагнитного взаимодействия увеличивается логарифмически по мере увеличения соответствующей шкалы энергии. Значение постоянной тонкой структуры α связано с наблюдаемым значением этой связи, связанной с шкалой энергии массы электрона : электрон является нижней границей для этой шкалы энергии, потому что она (и позитрон ) - самый легкий заряженный объект, квантовые петли которого могут способствовать бегу. Следовательно, 1 / 137,036 - это асимптотическое значение постоянной тонкой структуры при нулевой энергии. При более высоких энергиях, таких как масштаб Z-бозона, около 90 ГэВ, измеряется эффективный α ≈ 1/127, вместо.

В качестве шкалы энергий увеличивается, сила электромагнитного взаимодействия в Стандартной модели приближается к силе двух других фундаментальных взаимодействий, что важно для теорий великого объединения. Если бы квантовая электродинамика была точной теорией, постоянная тонкой структуры фактически расходилась бы при энергии, известной как полюс Ландау - этот факт подрывает согласованность квантовой электродинамики за пределами пертурбативных разложений.

История

Мемориал Зоммерфельда в Мюнхенском университете

Основан на точном измерении спектра атома водорода Майкельсоном и Морли в 1887 г. Арнольд Зоммерфельд расширил модель Бора, включив эллиптические орбиты и релятивистскую зависимость массы от скорости. Он ввел термин для постоянной тонкой структуры в 1916 году. Первая физическая интерпретация постоянной тонкой структуры α была как отношение скорости электрона на первой круговой орбите релятивистского атома Бора до скорости света в вакууме. Эквивалентно, это было частное между минимальным угловым моментом, допускаемым теорией относительности для замкнутой орбиты, и минимальным угловым моментом, допускаемым квантовой механикой. Оно естественно появляется в анализе Зоммерфельда и определяет размер расщепления или тонкой структуры гидрогенных спектральных линий. Эта константа не считалась значительной до тех пор, пока в 1928 году не было построено линейное релятивистское волновое уравнение Поля Дирака, которое дало точную формулу тонкой структуры.

С развитием квантовой электродинамики (QED) значение α расширился от спектроскопического явления до общей константы связи для электромагнитного поля, определяющей силу взаимодействия между электронами и фотонами. Термин α / 2π выгравирован на надгробной плите одного из пионеров QED, Джулиана Швингера, имея в виду его расчет аномального магнитного дипольного момента.

. Действительно ли постоянная тонкой структуры постоянный?

Физики задумались, является ли постоянная тонкой структуры постоянной постоянной или ее значение различается в зависимости от местоположения и во времени. Изменение α было предложено как способ решения проблем в космологии и астрофизике. Теория струн и другие предложения по выходу за рамки Стандартной модели физики элементарных частиц, привели к теоретическому интересу к тому, действительно ли изменяются принятые физические константы (а не только α).

В экспериментах ниже Δα представляет собой изменение α во времени, которое может быть вычислено как α пред - α сейчас. Если постоянная тонкой структуры действительно является постоянной, то любой эксперимент должен показать, что

Δ α α = def α prev - α now α now = 0, {\ displaystyle {\ frac {\ Delta \ alpha} {\ alpha }} \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {\ frac {\ alpha _ {\ mathrm {prev}} - \ alpha _ {\ mathrm {now}}} {\ alpha _ {\ mathrm {now}}}} = 0,}{\ displaystyle {\ frac {\ Delta \ alpha} {\ alpha}} \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} { =}} \ {\ frac {\ alpha _ {\ mathrm {prev}} - \ alpha _ {\ mathrm {now}}} {\ alpha _ {\ mathrm {now}}}} = 0,}

или настолько близко к нулю, насколько может измерить эксперимент. Любое значение далеко от нуля будет указывать на то, что α действительно изменяется со временем. Пока что большинство экспериментальных данных согласуется с постоянством α.

Прошлая скорость изменения

Первые экспериментаторы, чтобы проверить, может ли постоянная тонкой структуры действительно меняться, исследовали спектральные линии далеких астрономических объектов и результаты радиоактивный распад в Окло естественном ядерном реакторе деления. Их результаты согласуются с отсутствием изменений постоянной тонкой структуры между этими двумя сильно разделенными местоположениями и временами.

Усовершенствованная технология на заре 21 века позволила исследовать значение α на гораздо больших расстояниях. и с гораздо большей точностью. В 1999 году группа под руководством Джона К. Уэбба из Университета Нового Южного Уэльса заявила о первом обнаружении вариации в α. Используя телескопы Keck и набор данных из 128 квазаров на красных смещениях 0,5 < z < 3, Webb et al. found that their spectra were consistent with a slight increase in α over the last 10–12 billion years. Specifically, they found that

Δ α α = def α prev - α now α now = (- 5,7 ± 1,0) × 10 - 6. {\ displaystyle {\ frac {\ Delta \ alpha} {\ alpha}} \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {\ frac {\ alpha _ {\ mathrm {prev}} - \ alpha _ {\ mathrm {now}}} {\ alpha _ {\ mathrm {now}}}} = \ left (-5.7 \ pm 1.0 \ right) \ times 10 ^ {- 6}.}{\ displaystyle {\ frac {\ Delta \ alpha} {\ alpha}} \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {\ frac {\ alpha _ {\ mathrm {prev}} - \ alpha _ {\ mathrm {now}}} {\ alpha _ {\ mathrm {сейчас}}}} = \ left (-5.7 \ pm 1.0 \ right) \ times 10 ^ {- 6}.}

Другими словами, они измерили значение где-то между -0,0000047 и -0,0000067. Это очень маленькое значение, но шкала погрешностей фактически не включает ноль. Этот результат указывает либо на то, что α не является постоянным, либо на то, что экспериментальная ошибка не учтена.

В 2004 г. меньшее исследование 23 абсорбционных систем, проведенное Чандом и др. С использованием Очень большого телескопа, не обнаружило поддающихся измерению изменений:

Δ α α em = (- 0,6 ± 0,6) × 10 - 6. {\ displaystyle {\ frac {\ Delta \ alpha} {\ alpha _ {\ mathrm {em}}}} = \ left (-0,6 \ pm 0,6 \ right) \ times 10 ^ {- 6}.}{\ displaystyle {\ frac {\ Delta \ alpha} {\ alpha _ {\ mathrm {em}}}} = \ left (-0,6 \ pm 0,6 \ right) \ times 10 ^ {- 6}.}

Однако в 2007 году в методе анализа Чанда и др. Были выявлены простые недостатки, дискредитирующие эти результаты.

Кинг и др. использовали методы Монте-Карло с цепью Маркова для исследования алгоритма, используемого группой UNSW для определения Δα / α из спектров квазаров, и обнаружили, что этот алгоритм дает правильные неопределенности и оценки максимального правдоподобия для Δα / α для конкретных моделей. Это говорит о том, что статистические погрешности и наилучшая оценка Δα / α, заявленные Webb et al. и Мерфи и др. надежны.

Ламоро и Торгерсон проанализировали данные с Oklo естественного ядерного реактора деления в 2004 г. и пришли к выводу, что α изменилось за последние 2 миллиарда лет на 45 частей на миллиард.. Они заявили, что это открытие было «вероятно, с точностью до 20%». Точность зависит от оценок примесей и температуры в естественном реакторе. Эти выводы необходимо проверить.

В 2007 году Хатри и Ванделт из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне обнаружили, что сверхтонкий переход 21 см в нейтральном водороде ранней Вселенной оставляет уникальный отпечаток линии поглощения в космическом микроволновом фоновом излучении. Они предложили использовать этот эффект для измерения значения α в эпоху до образования первых звезд. В принципе, этот метод предоставляет достаточно информации, чтобы измерить вариацию 1 часть из 10 (на 4 порядка лучше, чем текущие ограничения квазара). Однако ограничение, которое может быть наложено на α, сильно зависит от эффективного времени интегрирования, равного t. Европейский радиотелескоп LOFAR сможет ограничить Δα / α только примерно до 0,3%. Площадь сбора, необходимая для ограничения Δα / α текущим уровнем ограничений квазара, составляет порядка 100 квадратных километров, что в настоящее время экономически невыполнимо.

Текущая скорость изменения

В 2008 г. Rosenband et al. использовали отношение частот. Al. и. Hg. в одноионных оптических атомных часах, чтобы наложить очень жесткое ограничение на временное изменение α в настоящее время, а именно α̇ / α = (−1,6 ± 2,3) × 10 в год. Обратите внимание, что любое текущее нулевое ограничение на изменение альфа во времени не обязательно исключает изменение во времени в прошлом. Действительно, некоторые теории, которые предсказывают переменную постоянную тонкой структуры, также предсказывают, что значение постоянной тонкой структуры должно стать практически фиксированным в своем значении, как только Вселенная войдет в свою текущую эпоху, в которой преобладает темная энергия.

Пространственная вариация - австралийский диполь

В сентябре 2010 года исследователи из Австралии заявили, что они идентифицировали дипольную структуру в изменении постоянной тонкой структуры в наблюдаемой Вселенной. Они использовали данные о квазарах, полученные с помощью Very Large Telescope, в сочетании с предыдущими данными, полученными Уэббом на телескопах Keck. Постоянная тонкой структуры, кажется, была больше на одну часть из 100 000 в направлении созвездия южного полушария Ara 10 миллиардов лет назад. Точно так же константа оказалась меньше на такую ​​же долю в северном направлении 10 миллиардов лет назад.

В сентябре и октябре 2010 года, после опубликованного исследования Уэбба, физики Чад Орзель и Шон М. Кэрролл предложил различные подходы к тому, как наблюдения Уэбба могут быть ошибочными. Орзель утверждает, что исследование может содержать неверные данные из-за тонких различий в двух телескопах, в которых набор данных для одного из телескопов был немного высоким, а на другом - немного низким, так что они компенсировали друг друга при наложении. Он считает подозрительным, что все источники, показывающие самые большие изменения, наблюдаются одним телескопом, при этом область, наблюдаемая обоими телескопами, так хорошо совмещается с источниками, где никакого эффекта не наблюдается. Кэрролл предложил совершенно другой подход; он рассматривает постоянную тонкой структуры как скалярное поле и утверждает, что если телескопы верны и постоянная тонкой структуры плавно изменяется по Вселенной, то скалярное поле должно иметь очень маленькую массу. Однако предыдущие исследования показали, что масса вряд ли будет чрезвычайно маленькой. Оба ранних критических замечания этих ученых указывают на то, что для подтверждения или опровержения результатов необходимы разные методы, как пришли к выводу Уэбб и др. В своем исследовании.

В октябре 2011 г. Webb et al. сообщили об изменении α в зависимости от красного смещения и пространственного направления. Они сообщают, что «объединенный набор данных соответствует пространственному диполю» с увеличением α с красным смещением в одном направлении и уменьшением в другом. «Независимые образцы VLT и Keck дают согласованные направления и амплитуды диполей....»

В 2020 году команда проверила свои предыдущие результаты, обнаружив дипольную структуру в силе электромагнитной силы, используя измерения самых удаленных квазаров.. Наблюдения квазара Вселенной возрастом всего 0,8 миллиарда лет с помощью метода анализа AI, использованного на Очень большом телескопе (VLT), показали, что пространственная вариация предпочтительнее модели без вариаций на 3.9 σ {\ displaystyle 3.9 \ sigma }{ \ displaystyle 3.9 \ sigma} level.

Антропное объяснение

антропный принцип является спорным аргументом в пользу того, почему постоянная тонкой структуры имеет такое значение: стабильная материя, а следовательно, и жизнь, и разумные существа не могли бы существовать, если бы ее ценность была сильно разной. Например, если бы α изменилось на 4%, звездный синтез не произвел бы углерод, поэтому жизнь на основе углерода была бы невозможна. Если бы α было больше 0,1, синтез звезд был бы невозможен, и ни одно место во Вселенной не было бы достаточно теплым для жизни, какой мы ее знаем.

Нумерологические объяснения и теория мультивселенной

Как безразмерная константа, которая, кажется, не связана напрямую с какой-либо математической константой, постоянная тонкой структуры давно очаровывала физиков.

Артур Эддингтон утверждал, что это значение может быть «получено чистым умозаключением», и связал его с числом Эддингтона, его оценкой количества протонов во Вселенной. Это привело его в 1929 году к предположению, что величина, обратная постоянной тонкой структуры, не приблизительно целое число 137, а именно целое 137. Другие физики не приняли эту гипотезу и не приняли его аргументы, но к 1940-м годам экспериментальные значения 1 / α достаточно отклонились от 137, чтобы опровергнуть аргумент Эддингтона.

Постоянная тонкой структуры так заинтриговала физика Вольфганг Паули что он сотрудничал с психоаналитиком Карлом Юнгом в стремлении понять его значение. Точно так же Макс Борн полагал, что если бы значение альфа изменилось, Вселенная выродилась бы. Таким образом, он утверждал, что 1/137 - это закон природы.

Ричард Фейнман, один из создателей и первых разработчиков теории квантовой электродинамики (QED), упомянул штраф -структурная константа в следующих терминах:

Существует очень глубокий и красивый вопрос, связанный с наблюдаемой константой связи, e - амплитуда, по которой реальный электрон испускает или поглощает реальный фотон. Это простое число, которое было экспериментально определено как близкое к 0,08542455. (Мои друзья-физики не узнают это число, потому что они любят запоминать его как обратное квадрату: около 137,03597 с погрешностью около 2 в последнем десятичном разряде. Это было загадкой с тех пор, как оно было открыто. чем пятьдесят лет назад, и все хорошие физики-теоретики вешают это число на свою стену и беспокоятся об этом.) Вы сразу же захотите узнать, откуда взялось это число для связи: связано ли оно с числом Пи или, возможно, с основанием естественного логарифмы? Никто не знает. Это одна из величайших чертовых загадок физики: магическое число, которое приходит к нам без понимания человеком. Вы могли бы сказать, что это число написала «рука Бога», и «мы не знаем, как Он толкнул свой карандаш». Мы знаем, какой танец сделать экспериментально, чтобы очень точно измерить это число, но мы не знаем, какой танец сделать на компьютере, чтобы получить это число, не вставляя его тайно!

Ричард П. Фейнман (1985). QED: Странная теория света и материи. Издательство Принстонского университета. п. 129. ISBN 978-0-691-08388-9.

И наоборот, статистик I. Дж. Гуд утверждал, что нумерологическое объяснение было бы приемлемым только в том случае, если бы оно могло быть основано на хорошей теории, которая еще не известна, но «существует» в смысле Платонического идеала.

Попытки найти Математическое обоснование этой безразмерной константы сохраняется до настоящего времени. Однако физическое сообщество никогда не принимало нумерологического объяснения.

В начале 21 века несколько физиков, в том числе Стивен Хокинг в его книге Краткая история времени, начали исследовать идею мультивселенной, а постоянная тонкой структуры была одной из нескольких универсальных констант, которые подсказали идею тонко настроенной вселенной.

Цитаты

Тайна α на самом деле является двойной загадкой. Первая загадка - происхождение его числового значения α ≈ 1/137 - признавалась и обсуждалась десятилетиями. Вторая загадка - ареал владения - обычно не известен.

— М. Х. МакГрегор (2007). Сила Альфы. World Scientific. п. 69. ISBN 978-981-256-961-5.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Викицитатник содержит цитаты, относящиеся к: Константа тонкой структуры
Последняя правка сделана 2021-05-20 04:20:49
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте