Peenstruktuurikonstant

Peenstruktuuri konstant on füüsikaline konstant (tähis $\alpha$, dimensioon 1), mis väljendab elektromagnetilise vastastikmõju tugevust. Selle konstandi tõi sisse 1916. aastal Arnold Sommerfeld vesiniku aatomi spektrijoonte peenstruktuuri teoreetilises selgituses. Seetõttu nimetatakse seda ka Sommerfeldi peenstruktuuri konstandiks.

Sommerfeld defineeris selle algselt Bohri vesinikuaatomi põhiolekus elektroni orbitaalkiiruse ja valguse kiiruse suhtena.

Kvantelektrodünaamikas näitab peenstruktuurikonstant tugevust, millega elektromagnetilist vastastikmõju vahendav footon sidestub elektriliselt laetud elementaarosakesega, näiteks elektroniga. Seega võib seda konstanti käsitada elektromagnetilise sidestuskonstandina, mis määrab, kui tugevad on elektriliselt laetud osakeste vahelised (tõuke- või tõmbejõud ja kui kiiresti toimuvad elektromagnetiliselt indutseeritud protsessid, näiteks valguse spontaanne kiirgus.

Teaduse ja Tehnoloogia Andmekomitee soovitatud väärtus on

$\alpha =7,2973525693(11)\cdot 10^{-3}=\frac{1}{137,035999084(21)},$

kus sulgudes olevad numbrid näitavad mõõtemääramatust väärtuse viimastes numbrikohtades. See määramatus esitab hinnangulist standardhälvet tegelikust arvväärtusest.

Seni kõige täpsem väärtus (täpsus $2\cdot 10^{-10}$) määrati 2018. aastal aatominterferomeetria abil:

$\frac{1}{\alpha }=137,035999046(27)$.

Viini Tehnikaülikoolis tehtud Halli kvantefekti mõõtmised andsid tulemuseks väärtuse

$\frac{1}{\alpha }=137.035999206(11)$.

Peenstruktuuri konstant on seotud elementaarlaengu $e$, Plancki konstandi $h$, valguse kiiruse $c$ ja elektrilise konstandiga ${\epsilon }_0$ järgmiselt:

$\alpha =\frac{1}{2c{\epsilon }_0}\frac{e^2}{h}=\frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}\frac{e^2}{\hslash \cdot c}.$

Konstantidel $e,h$ ja $c$ on rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis (SI) fikseeritud väärtused. Seetõttu on peenstruktuuri konstant otseselt ja vastava mõõtemääramatusega seotud elektrilise konstandiga ${\epsilon }_0$.