Постійна тонкої структури: визначення, значення та фізичний зміст

У математичних виразах, що описують основні властивості матерії і закони природи, завжди присутні деякі постійні коефіцієнти універсального характеру – фундаментальні фізичні константи. Вони виражають граничні значення найважливіших величин, визначені емпірично, і задають природний масштаб математичного опису фізичних процесів. До таких коефіцієнтів належать, наприклад, постійна Планка, елементарний електричний заряд або швидкість світла.

Існують також постійні величини безрозмірні. Яку б систему одиниць ми не вибрали, чисельне значення їх залишається незмінним. Однією з таких констант є постійна тонкої структури, що виражає міру інтенсивності електромагнітного взаємодії.

Математичне визначення

Ця константа, що позначається грецькою буквою «альфа», в вигляді співвідношення поєднує в собі кілька фундаментальних постійних. В різних системах одиниць вона визначається по-різному, але завжди має одне і те ж чисельне значення.

В системі СІ формула для постійної тонкої структури виглядає наступним чином: α = e2/2ε0hc. Тут e – елементарна кількість електрики (заряд електрона), ε0 – електрична постійна, h – постійна Планка і c – швидкість світла у вакуумі.

В системі СГСЕ ε0 =1, і константа визначається за формулою α = e2/ ħc, де ħ – приведена постійна Планка (ħ = h/2π).

Чисельно постійна тонкої структури дорівнює приблизно 1/137, значення її постійно уточнюється. В даний час воно обчислено з точністю до мільярдної і одно 1/137,035999710.

Дивіться також:  Обернена функція. Теорія і застосування