미세구조상수

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미세구조상수 α
종류: 물리 상수
값: 7.297 352 568 × 10-3
오차: ±0.000 000 024 × 10-3
출처: CODATA 2002
미세구조상수의 역수 α-1
종류: 물리 상수
값: 137.035 999 11
오차: ±0.000 000 46
출처: CODATA 2002

미세구조상수(微細構造常數, fine-structure constant)는 원자물리학에서 자주 나타나는 상수로 보통 그리스 문자 α로 표기한다. 1916년에 아놀드 좀머펠트가 이 상수를 처음 도입했기에 ‘좀머펠트 미세구조상수’라고 지칭하기도 한다. 양자전기역학에서 이 상수는 전자광자간의 상호작용의 크기를 나타낸다.

미세구조상수 α는 다음과 같이 정의된다.

\alpha = \frac{e^2}{4\pi\epsilon_0\hbar c}

여기서 e전자 한 개의 전하량을, π원주율을, \hbar=h/{2\pi}디락 상수를, c진공에서의 빛의 속도을, ε0은 진공의 유전율을 나타낸다. 이 양은 두 전자가 \hbar / m_e c(전자의 컴프턴 파장)의 거리를 두고 떨어져 있을 때, 그들의 정전기 에너지와 전자의 정지질량이 갖는 에너지 mec2의 비율로 해석할 수 있다.

CGS 단위계에서는 4πε0 인자가 전하량에 포함되므로 식이 다음과 같이 바뀐다.

\alpha = \frac{e^2}{\hbar c}

α는 차원이 없는 상수이기 때문에, 그 값은 단위계의 선택에 상관없이 일정하다. 현재 알려진 값은 양자전기역학에서 예측하는 전자의 자기 모멘트와 미세구조상수와의 관계를 통해 구해진 것으로, 다음과 같다.

α = 0.007 297 352 533(27)
1 / α = 137.035 999 76(50)

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