Costante di struttura fine

Template:Stub fisica Template:Fisica

La costante di struttura fine, indicata con ${\displaystyle \alpha \ }$;, è un parametro che mette in relazione le principali costanti fisiche dell'elettromagnetismo.

È stata introdotta da Arnold Sommerfeld nel 1916 come misura della deviazione relativistica nelle linee spettrali rispetto al modello di Bohr. Per questo è anche chiamata costante di Sommerfeld.

${\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{2\cdot \epsilon _{0}\cdot h\cdot c}}}$

dove:

• e è la carica elettrica dell'elettrone = -1,6 × 10^-19 coulomb,
• ε è la costante dielettrica del vuoto = 8,852 × 10^-12 ${\displaystyle {\frac {C^{2}}{m^{2}N}}}$,
• h è la costante di Planck = 6,626075 × 10^-34 Js,
• c è la velocità della luce nel vuoto = 299.792.458 m/s.

Il valore di α, calcolato usando i più accurati valori noti delle costanti, è pari a 1/137,03599976, mnemonicamente arrotondato a 1/137.

Questo parametro adimensionale ha una influenza fondamentale sull'universo. Se il suo valore fosse diverso anche di poco (circa il 10-20%) dal valore noto, l'universo sarebbe diverso da come lo vediamo, e le leggi fisiche non sarebbero come le conosciamo. Per esempio i rapporti tra le forze attrattive e repulsive tra le particelle elementari sarebbero diversi, con conseguenze sulla costituzione della materia e l'attività delle stelle. In un universo con α differente noi stessi non potremmo esistere.

La costante di struttura fine sta sempre più acquistando visibilità in cosmologia, in quanto può aiutare a comprendere la natura ultima del cosmo, in particolare alla luce della teoria delle stringhe e del multiverso.

Nel 2004 sono stati proposti vari metodi per misurare se, nel passato, α abbia assunto differenti valori: data la dipendenza di questo valore dalle principali costanti fisiche, sarebbe un indizio che le leggi fisiche variano nel tempo. Finora, però (2005), non sono stati trovati spostamenti significativi non imputabili ad errori di misurazione.