Історія запровадження нової константи
У 1916 році, задовго до оформлення теоретичних основ квантової механіки, німецький фізик А.с Зоммерфельд працював з борівський моделлю атома. В рамках цієї моделі вчений шукав пояснення появи в атомних спектрах так званої тонкої структури – розщеплення спектральних ліній (тобто енергетичних рівнів електронів).
Зоммерфельд припустив, що тонка структура виникає як прояв релятивістських ефектів руху електрона. При розрахунках він отримав безрозмірну величину, близьку до 1/137, що відображає відношення швидкості електрона, що перебуває на самій нижній орбіті (модель Бора ще оперувала поняттям «орбіта» для електронів), до швидкості світла. Тому іноді константу «альфа» називають також постійної Зоммерфельда, в честь вченого, який ввів її у фізичну науку.
Пояснення тонкої структури спектру
Розвиток уявлень про постійної тонкої структури пов’язано з подальшим прогресом квантової фізики, зокрема з поняттям спина – власного моменту імпульсу частинки. З’ясувалося, що тонке розщеплення спектральних ліній обумовлено не тільки релятивистским рухом електрона в атомі, але і взаємодією його спінового моменту з орбітальним. В залежності від орієнтації спіну воно може описуватися як векторної сумою, так і різницею, в результаті чого і виникають малі відмінності в значеннях енергії, що призводять до розщеплення лінії в спектрі.
Що стосується константи «альфа», то вона (точніше її квадрат) входить в якості коефіцієнта рівняння спін-орбітального взаємодії, дає поправку до енергії атомного електрона. Іншими словами, ця постійна визначає розмір тонкого розщеплення ліній спектра. Однак це мало прояснює її фізичну природу.
