www.wikidata.id-id.nina.az

Konstanta struktur halus Dalam fisika konstanta struktur halus biasanya dilambangkan dengan α huruf Yunani alpha adalah

Konstanta struktur halus

Dalam fisika, konstanta struktur halus, biasanya dilambangkan dengan α (huruf Yunani alpha), adalah sebuah konstanta fisika yang mencirikan kekuatan interaksi elektromagnetik antara partikel-partikel dasar bermuatan. Konstanta ini merupakan satuan nirdimensi yang terkait dengan muatan elementer e, yang mencirikan kekuatan sambatan antara sebuah partikel dasar bermuatan dengan medan elektromagnetik, dengan rumus 4πε0ħcα = e2. Sebagai sebuah satuan nirdimensi, nilai numeriknya, kira-kira 1137, tidak bergantung pada sistem satuan yang digunakan.

Terdapat beberapa interpretasi fisika atas α. Namanya diperoleh dari Arnold Sommerfeld, yang memperkenalkannya pada tahun 1916, ketika memperluas model atom Bohr. α menentukan besar celah dalam struktur halus garis spektrum atom hidrogen, yang telah diukur secara tepat oleh Michelson dan Morley pada tahun 1887.

Definisi Sunting

Beberapa definisi α dalam bentuk konstanta-konstanta fisika lainnya adalah sebagai berikut:

di mana:

Ketika konstanta lainnya (c, h and e) memiliki nilai yang terdefinisi, definisi di atas mencerminkan hubungan antara α dengan permeabilitas ruang bebas µ0, yang sama dengan µ0 = 2hαce2. Dalam Redefinisi satuan pokok SI 2019, 4π × 1,00000000082(20)×10−7 H⋅m−1 adalah nilai untuk µ0 berdasarkan pengukuran konstanta struktur halus yang lebih akurat.

Dalam satuan non-SI Sunting

Dalam satuan cgs elektrostatik, satuan muatan listrik, statcoulomb, didefinisikan agar konstanta Coulomb, ke, atau faktor permitivitas, 4πε0, sama dengan 1 dan nirdimensi. Akibatnya ekspresi untuk konstanta struktur halus, sebagaimana yang ditemukan dalam pustaka fisika yang lebih tua, menjadi

Dalam satuan natural, biasanya digunakan dalam fisika berenergi tinggi, di mana ε0 = c = ħ = 1, nilai konstanta struktur halus adalah

Jadi, konstanta struktur halus merupakan besaran nirdimensi yang menentukan (atau ditentukan oleh) muatan elementer: e = √4πα ≈ 0,30282212 dalam satuan muatan natural.

Dalam satuan atom Hartree (e = me = ħ = 1 dan ε0 = 14π), konstanta struktur halus:

Pengukuran Sunting

Nilai yang disarankan CODATA 2018 utuk α adalah

Nilai ini memiliki ketidakpastian baku relatif 0,15 bagian per miliar.

Nilai α yang ini menghasilkan µ0 = 4π × 1,00000000054(15)×10−7 H⋅m−1, 3,6 kali simpangan baku dari nilai definisi lamanya, tetapi dengan rata-ratanya hanya berbeda 0,54 bagian per miliar dari nilai lamanya.

Untuk mempermudah, nilai invers perkalian dari konstanta struktur halus terkadang ditetapkan juga. Nilai yang disarankan CODATA 2018 adalah

Selain bisa diperkirakan nilai α dari nilai konstanta-konstanta yang ada dalam definisinya, teori elektrodinamika kuantum (QED) memberikan cara mengukur α secara langsung dengan menggunakan efek Hall kuantum atau momen magnetik anomal dari elektron. Metode lainnya diantaranya adalah efek AC Josephson dan pentalan foton dalam interferometri atom. Terdapat nilai yang disetujui untuk α, sebagaimana diukur oleh metode-metode tersebut. Metode yang disarankan pada 2019 adalah pengukuran momen magnetik anomal elektron dan pentalan foton dalam interferometri atom. Teori QED memprediksi hubungan antara momen magnetik nirdimensi dari elektron dengan konstanta struktur halus α (momen magnetik elektron juga disebut "faktor g Landé" dan disimbolkan sebagai g). Nilai paling presisi dari α yang didapatkan melalui eksperimen adalah berdasarkan pengukuran g dengan menggunakan sebuah radas "siklotron kuantum" satu elektron, beserta perhitungan melalui teori QED yang melibatkan diagram Feynman orde kesepuluh 12.672:

Pengukuran α ini memiliki ketidakpastian baku relatif 2,5×10−10. Nilai dan ketidakpastian ini kurang lebih sama dengan hasil eksperimen terbaru.

Sejarah Sunting

Memorial Sommerfeld di Universitas München

Berdasarkan pengukuran presisi dari spektrun atom hidrogen oleh Michelson dan Morley pada tahun 1887, Arnold Sommerfeld memperluas model Bohr untuk memasukkan orbit eliptis dan kebergantuan relativistik massa pada kecepatan. Dia memperkenalkan sebuah suku untuk konstanta struktur halus pada tahun 1916. Interpretasi fisika pertama dari konstanta struktur halus α adalah sebagai perbandingan antara kecepatan elektron dalam orbit melingkar pertama dari atom Bohr relativistik dengan laju cahaya dalam vakum. Dengan kata lain, konstanta struktur halus merupakan hasil bagi momentum sudut minimum yang dimungkinkan oleh relativitas untuk orbit yang tertutup, dengan momentum sudut minimum yang dimungkinkan oleh mekanika kuantum. Konstanta ini muncul secara alamiah dalam analisis Sommerfeld, dan menentukan ukuran pemisahan atau struktur halus dari garis-garis spektrum hidrogenik. Konstanta ini tidak dipandang penting sampai diberikannya persamaan gelombang relativistik linear Paul Dirac pada tahun 1928, yang memberikan rumus struktur halus yang tepat.:407

Dengan perkembangan elektrodinamika kuantum (QED), pentingnya α telah meluas dari sebuah fenomena spektroskopis menjadi sebuah konstanta sambatan umum untuk medan elektromagnetik, menentukan kuat interaksi antara elektron dan foton. Suku α2π diukir di batu nisan salah satu pelopor QED, Julian Schwinger, mengacu pada perhitungan momen dipol magnetik anomalnya.

Lihat pula Sunting

Referensi Sunting

  1. ^ Mohr, P. J.; Taylor, B. N.; Newell, D. B. (2019). "Inverse fine structure constant". CODATA Internationally recommended 2018 values of the fundamental physical constants. National Institute of Standards and Technology. Diakses tanggal 2019-05-20. 
  2. α sebanding dengan kuadrat konstanta sambatan bagi sebuah partikel bermuatan ke medan elektromagnetik. Terdapat konstanta serupa yang menjadi parameter bagi kekuatan interaksi gaya nuklir kuat, yang dikenal sebagai αs (≈1), dan gaya nuklir lemah, yang dikenal sebagai αw (≈10−6 hingga 10−7). "Coupling Constants for the Fundamental Forces". HyperPhysics. Georgia State University. Diakses tanggal 12 May 2020. 
  3. (PDF). Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2019-09-19. Diakses tanggal 2020-09-10. 
  4. Parker, Richard H.; Yu, Chenghui; Zhong, Weicheng; Estey, Brian; Müller, Holger (2018-04-13). "Measurement of the fine-structure constant as a test of the Standard Model". Science (dalam bahasa Inggris). 360 (6385): 191–195. arXiv:1812.04130 . Bibcode:2018Sci...360..191P. doi:10.1126/science.aap7706. ISSN 0036-8075. PMID 29650669. 
  5. Davis, Richard S. (2017). "Determining the value of the fine-structure constant from a current balance: Getting acquainted with some upcoming changes to the SI". American Journal of Physics (dalam bahasa Inggris). 85 (5): 364–368. arXiv:1610.02910 . Bibcode:2017AmJPh..85..364D. doi:10.1119/1.4976701. ISSN 0002-9505. 
  6. Peskin, M.; Schroeder, D. (1995). An Introduction to Quantum Field Theory. Westview Press. hlm. 125. ISBN 978-0-201-50397-5. 
  7. ^ Mohr, P. J.; Taylor, B. N.; Newell, D. B. (2019). "Fine structure constant". CODATA Internationally recommended 2018 values of the fundamental physical constants. National Institute of Standards and Technology. 
  8. ^ Yu, C.; Zhong, W.; Estey, B.; Kwan, J.; Parker, R. H.; Müller, H. (2019). "Atom‐Interferometry Measurement of the Fine Structure Constant". Annalen der Physik. 531: 1800346. doi:10.1002/andp.201800346 . 
  9. Aoyama, T.; Hayakawa, M.; Kinoshita, T.; Nio, M. (2012). "Tenth-order QED contribution to the electron g−2 and an improved value of the fine structure constant". Physical Review Letters. 109 (11): 111807. arXiv:1205.5368 . Bibcode:2012PhRvL.109k1807A. doi:10.1103/PhysRevLett.109.111807. PMID 23005618. 
  10. Bouchendira, Rym; Cladé, Pierre; Guellati-Khélifa, Saïda; Nez, François; Biraben, François (2011). "New determination of the fine-structure constant and test of the quantum electrodynamics" (PDF). Physical Review Letters (Submitted manuscript). 106 (8): 080801. arXiv:1012.3627 . Bibcode:2011PhRvL.106h0801B. doi:10.1103/PhysRevLett.106.080801. PMID 21405559. 
  11. Michelson, Albert A.; Morley, Edward W. (1887). "Method of making the wave-length of sodium light the actual and practical standard of length". The American Journal of Science. 3rd series. 34 (204): 427–430. 
    • Reprinted in: Michelson, Albert A.; Morley, Edward W. (1887). "Method of making the wave-length of sodium light the actual and practical standard of length". The Philosophical Magazine. 5th series. 24 (151): 463–466. 
  12. Sommerfeld, A. (1916). "Zur Quantentheorie der Spektrallinien" [On the quantum theory of spectral lines]. Annalen der Physik. 4th series (dalam bahasa German). 51 (17): 1–94.  From p.91: "Wir fügen den Bohrschen Gleichungen (46) und (47) die charakteristische Konstante unserer Feinstrukturen (49) α = 2πe2/ch hinzu, die zugleich mit der Kenntnis des Wasserstoffdubletts oder des Heliumtripletts in §10 oder irgend einer analogen Struktur bekannt ist." (We add the characteristic constant of our fine structures (49) α = 2πe2/ch to Bohr's equations (46) and (47), which is recognized at the same time from knowledge of the hydrogen doublet or the helium triplet in §10 or any analogous structure.)
  13. "Introduction to the Constants for Nonexperts – Current Advances: The Fine-Structure Constant and Quantum Hall Effect". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. Diakses tanggal 11 April 2009. 
  14. Kesalahan pengutipan: Tag <ref> tidak sah; tidak ditemukan teks untuk ref bernama Kragh03

Pranala luar Sunting


Artikel bertopik fisika ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

  • l
  • b
  • s
wikipedia, wiki, buku, buku, perpustakaan, artikel, baca, unduh, gratis, unduh gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, gambar, musik, lagu, film, buku, permainan, permainan.
Tanggal penerbitan:
Dalam fisika konstanta struktur halus biasanya dilambangkan dengan a huruf Yunani alpha adalah sebuah konstanta fisika yang mencirikan kekuatan interaksi elektromagnetik antara partikel partikel dasar bermuatan Konstanta ini merupakan satuan nirdimensi yang terkait dengan muatan elementer e yang mencirikan kekuatan sambatan antara sebuah partikel dasar bermuatan dengan medan elektromagnetik dengan rumus 4pe0ħca e2 Sebagai sebuah satuan nirdimensi nilai numeriknya kira kira 1 137 tidak bergantung pada sistem satuan yang digunakan 1 Terdapat beberapa interpretasi fisika atas a Namanya diperoleh dari Arnold Sommerfeld yang memperkenalkannya pada tahun 1916 ketika memperluas model atom Bohr a menentukan besar celah dalam struktur halus garis spektrum atom hidrogen yang telah diukur secara tepat oleh Michelson dan Morley pada tahun 1887 2 Daftar isi 1 Definisi 1 1 Dalam satuan non SI 2 Pengukuran 3 Sejarah 4 Lihat pula 5 Referensi 6 Pranala luarDefinisi SuntingBeberapa definisi a dalam bentuk konstanta konstanta fisika lainnya adalah sebagai berikut a 1 4 p e 0 e 2 ℏ c m 0 4 p e 2 c ℏ k e e 2 ℏ c e 2 2 e 0 c h c m 0 2 R K e 2 Z 0 2 h e 2 Z 0 4 p 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 nbsp di mana e adalah muatan elementer 1 602176 634 10 19 C p adalah konstanta matematika pi h adalah konstanta Planck 6 626070 15 10 34 J s ħ h 2p adalah konstanta Planck tereduksi 6 626070 15 10 34 J s 2p c adalah laju cahaya dalam vakum 299 792 458 m s e0 adalah konstanta listrik atau permitivitas dalam vakum atau ruang bebas µ0 adalah konstanta magnetik atau permeabilitas dalam vakum atau ruang bebas ke adalah konstanta Coulomb RK adalah konstanta von Klitzing Z0 adalah impedansi vakum atau impedansi dalam ruang hampa Ketika konstanta lainnya c h and e memiliki nilai yang terdefinisi definisi di atas mencerminkan hubungan antara a dengan permeabilitas ruang bebas µ0 yang sama dengan µ0 2ha ce2 Dalam Redefinisi satuan pokok SI 2019 4p 1 000000 00082 20 10 7 H m 1 adalah nilai untuk µ0 berdasarkan pengukuran konstanta struktur halus yang lebih akurat 3 4 5 Dalam satuan non SI Sunting Dalam satuan cgs elektrostatik satuan muatan listrik statcoulomb didefinisikan agar konstanta Coulomb ke atau faktor permitivitas 4pe0 sama dengan 1 dan nirdimensi Akibatnya ekspresi untuk konstanta struktur halus sebagaimana yang ditemukan dalam pustaka fisika yang lebih tua menjadi a e 2 ℏ c displaystyle alpha frac e 2 hbar c nbsp Dalam satuan natural biasanya digunakan dalam fisika berenergi tinggi di mana e0 c ħ 1 nilai konstanta struktur halus adalah 6 a e 2 4 p displaystyle alpha frac e 2 4 pi nbsp Jadi konstanta struktur halus merupakan besaran nirdimensi yang menentukan atau ditentukan oleh muatan elementer e 4pa 0 302822 12 dalam satuan muatan natural Dalam satuan atom Hartree e me ħ 1 dan e0 1 4p konstanta struktur halus a 1 c displaystyle alpha frac 1 c nbsp Pengukuran SuntingNilai yang disarankan CODATA 2018 utuk a adalah 7 a e2 4pe0ħc 0 007297 352 5693 11 Nilai ini memiliki ketidakpastian baku relatif 0 15 bagian per miliar 7 Nilai a yang ini menghasilkan µ0 4p 1 000000 000 54 15 10 7 H m 1 3 6 kali simpangan baku dari nilai definisi lamanya tetapi dengan rata ratanya hanya berbeda 0 54 bagian per miliar dari nilai lamanya Untuk mempermudah nilai invers perkalian dari konstanta struktur halus terkadang ditetapkan juga Nilai yang disarankan CODATA 2018 adalah 1 a 1 137 035999 084 21 Selain bisa diperkirakan nilai a dari nilai konstanta konstanta yang ada dalam definisinya teori elektrodinamika kuantum QED memberikan cara mengukur a secara langsung dengan menggunakan efek Hall kuantum atau momen magnetik anomal dari elektron Metode lainnya diantaranya adalah efek AC Josephson dan pentalan foton dalam interferometri atom 8 Terdapat nilai yang disetujui untuk a sebagaimana diukur oleh metode metode tersebut Metode yang disarankan pada 2019 adalah pengukuran momen magnetik anomal elektron dan pentalan foton dalam interferometri atom 8 Teori QED memprediksi hubungan antara momen magnetik nirdimensi dari elektron dengan konstanta struktur halus a momen magnetik elektron juga disebut faktor g Lande dan disimbolkan sebagai g Nilai paling presisi dari a yang didapatkan melalui eksperimen adalah berdasarkan pengukuran g dengan menggunakan sebuah radas siklotron kuantum satu elektron beserta perhitungan melalui teori QED yang melibatkan diagram Feynman orde kesepuluh 12 672 9 a 1 137 035999 174 35 Pengukuran a ini memiliki ketidakpastian baku relatif 2 5 10 10 Nilai dan ketidakpastian ini kurang lebih sama dengan hasil eksperimen terbaru 10 Sejarah Sunting nbsp Memorial Sommerfeld di Universitas MunchenBerdasarkan pengukuran presisi dari spektrun atom hidrogen oleh Michelson dan Morley pada tahun 1887 11 Arnold Sommerfeld memperluas model Bohr untuk memasukkan orbit eliptis dan kebergantuan relativistik massa pada kecepatan Dia memperkenalkan sebuah suku untuk konstanta struktur halus pada tahun 1916 12 Interpretasi fisika pertama dari konstanta struktur halus a adalah sebagai perbandingan antara kecepatan elektron dalam orbit melingkar pertama dari atom Bohr relativistik dengan laju cahaya dalam vakum 13 Dengan kata lain konstanta struktur halus merupakan hasil bagi momentum sudut minimum yang dimungkinkan oleh relativitas untuk orbit yang tertutup dengan momentum sudut minimum yang dimungkinkan oleh mekanika kuantum Konstanta ini muncul secara alamiah dalam analisis Sommerfeld dan menentukan ukuran pemisahan atau struktur halus dari garis garis spektrum hidrogenik Konstanta ini tidak dipandang penting sampai diberikannya persamaan gelombang relativistik linear Paul Dirac pada tahun 1928 yang memberikan rumus struktur halus yang tepat 14 407Dengan perkembangan elektrodinamika kuantum QED pentingnya a telah meluas dari sebuah fenomena spektroskopis menjadi sebuah konstanta sambatan umum untuk medan elektromagnetik menentukan kuat interaksi antara elektron dan foton Suku a 2p diukir di batu nisan salah satu pelopor QED Julian Schwinger mengacu pada perhitungan momen dipol magnetik anomalnya Lihat pula SuntingKonstanta listrik Konstanta Planck Laju cahaya Struktur hiperhalusReferensi Sunting a b Mohr P J Taylor B N Newell D B 2019 Inverse fine structure constant CODATA Internationally recommended 2018 values of the fundamental physical constants National Institute of Standards and Technology Diakses tanggal 2019 05 20 a sebanding dengan kuadrat konstanta sambatan bagi sebuah partikel bermuatan ke medan elektromagnetik Terdapat konstanta serupa yang menjadi parameter bagi kekuatan interaksi gaya nuklir kuat yang dikenal sebagai a s 1 dan gaya nuklir lemah yang dikenal sebagai a w 10 6 hingga 10 7 Coupling Constants for the Fundamental Forces HyperPhysics Georgia State University Diakses tanggal 12 May 2020 Convocationde la Conference generale des poids et mesures 26e reunion PDF Diarsipkan dari versi asli PDF tanggal 2019 09 19 Diakses tanggal 2020 09 10 Parker Richard H Yu Chenghui Zhong Weicheng Estey Brian Muller Holger 2018 04 13 Measurement of the fine structure constant as a test of the Standard Model Science dalam bahasa Inggris 360 6385 191 195 arXiv 1812 04130 nbsp Bibcode 2018Sci 360 191P doi 10 1126 science aap7706 ISSN 0036 8075 PMID 29650669 Davis Richard S 2017 Determining the value of the fine structure constant from a current balance Getting acquainted with some upcoming changes to the SI American Journal of Physics dalam bahasa Inggris 85 5 364 368 arXiv 1610 02910 nbsp Bibcode 2017AmJPh 85 364D doi 10 1119 1 4976701 ISSN 0002 9505 Peskin M Schroeder D 1995 An Introduction to Quantum Field Theory Westview Press hlm 125 ISBN 978 0 201 50397 5 a b Mohr P J Taylor B N Newell D B 2019 Fine structure constant CODATA Internationally recommended 2018 values of the fundamental physical constants National Institute of Standards and Technology a b Yu C Zhong W Estey B Kwan J Parker R H Muller H 2019 Atom Interferometry Measurement of the Fine Structure Constant Annalen der Physik 531 1800346 doi 10 1002 andp 201800346 nbsp Aoyama T Hayakawa M Kinoshita T Nio M 2012 Tenth order QED contribution to the electron g 2 and an improved value of the fine structure constant Physical Review Letters 109 11 111807 arXiv 1205 5368 nbsp Bibcode 2012PhRvL 109k1807A doi 10 1103 PhysRevLett 109 111807 PMID 23005618 Bouchendira Rym Clade Pierre Guellati Khelifa Saida Nez Francois Biraben Francois 2011 New determination of the fine structure constant and test of the quantum electrodynamics PDF Physical Review Letters Submitted manuscript 106 8 080801 arXiv 1012 3627 nbsp Bibcode 2011PhRvL 106h0801B doi 10 1103 PhysRevLett 106 080801 PMID 21405559 Michelson Albert A Morley Edward W 1887 Method of making the wave length of sodium light the actual and practical standard of length The American Journal of Science 3rd series 34 204 427 430 Reprinted in Michelson Albert A Morley Edward W 1887 Method of making the wave length of sodium light the actual and practical standard of length The Philosophical Magazine 5th series 24 151 463 466 Sommerfeld A 1916 Zur Quantentheorie der Spektrallinien On the quantum theory of spectral lines Annalen der Physik 4th series dalam bahasa German 51 17 1 94 Pemeliharaan CS1 Bahasa yang tidak diketahui link From p 91 Wir fugen den Bohrschen Gleichungen 46 und 47 die charakteristische Konstante unserer Feinstrukturen 49 a 2pe2 ch hinzu die zugleich mit der Kenntnis des Wasserstoffdubletts oder des Heliumtripletts in 10 oder irgend einer analogen Struktur bekannt ist We add the characteristic constant of our fine structures 49 a 2pe2 ch to Bohr s equations 46 and 47 which is recognized at the same time from knowledge of the hydrogen doublet or the helium triplet in 10 or any analogous structure Introduction to the Constants for Nonexperts Current Advances The Fine Structure Constant and Quantum Hall Effect The NIST Reference on Constants Units and Uncertainty NIST Diakses tanggal 11 April 2009 Kesalahan pengutipan Tag lt ref gt tidak sah tidak ditemukan teks untuk ref bernama Kragh03Pranala luar SuntingStephen L Adler Theories of the Fine Structure Constant a FERMILAB PUB 72 059 T Introduction to the constants for nonexperts diadaptasi dari Encyclopaedia Britannica edisi ke 15 Disebarkan oleh halaman web NIST Nilai yang direkomendasikan CODATA untuk a sejak tahun 2018 Kutipan kutipan mengenai konstanta struktur halus nbsp Artikel bertopik fisika ini adalah sebuah rintisan Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya lbs Diperoleh dari https id wikipedia org w index php title Konstanta struktur halus amp oldid 22311370