thumb|250px|Popiersie Sommerfelda na Uniwersytecie Ludwika i Maksymiliana (LMU), Theresienstr. 37, Monachium, Niemcy. Poniżej znajduje się wzór na stałą Sommerfelda
Stała struktury subtelnej, stała Sommerfelda (oznaczenie: ) – podstawowa stała fizyczna charakteryzująca siłę oddziaływań elektromagnetycznych. Została formalnie wprowadzona przez Arnolda Sommerfelda w 1916 roku. Jest wielkością bezwymiarową, więc jej wartość nie zależy od przyjętego systemu jednostek. Stała struktury subtelnej to kombinacja trzech fundamentalnych stałych przyrody: stałej Plancka (h), prędkości światła (c) i ładunku elektronu (e). Stała określa relatywistyczne (c) i kwantowe (h) własności oddziaływań cząstek naładowanych elektrycznie (e) w próżni
Definicja stałej struktury subtelnej opublikowana przez Komitet Danych dla Nauki i Techniki (CODATA) w 2022 roku wynosi:
gdzie: – ładunek elektryczny elementarny, gdzie – stała Plancka, – prędkość światła w próżni, – przenikalność elektryczna próżni.
W systemie CGS, w którym przenikalność elektryczna próżni jest bezwymiarową stałą, definicja przyjmuje postać:
a w układzie jednostek naturalnych:
Często spotykane jest przybliżenie
Jak łatwo sprawdzić doskonały aproksymant wartości CODATA 2018 to np.
Dotychczas nie powstała żadna powszechnie zaakceptowana teoria wyjaśniająca, dlaczego stała struktury ma taką wartość.
Zachodzi także bardzo dokładny związek wyrażający niezwykłą słabość oddziaływań grawitacyjnych względem elektromagnetycznych:
gdzie to stała grawitacji, a jest masą elektronu.
Mimo jej fundamentalnego charakteru niektórzy teoretycy sugerują, że nieznacznie zmienia się ona w miarę ewolucji Wszechświata. Przeprowadzone w ciągu kilku ostatnich lat przez grupę australijskich astronomów obserwacje odległych obiektów wskazywały, że stała struktury subtelnej zmieniła swoją wartość o około jedną stutysięczną od początku istnienia Wszechświata, co wywołało dyskusje na temat niezmienności stałych fizycznych. Najnowsze obserwacje wykazały, że mogła ona się zmienić nie więcej niż o jedną trzydziestotysięczną.
Badania prowadzone w akceleratorze LEP wskazują, że przy wysokich energiach efektywna stała struktury subtelnej zwiększa się z ok. 1/137 w dużej odległości do ok. 1/128 w odległości odpowiadającej energii równej masie cząstki Z; mówi się wtedy o biegnącej stałej sprzężenia (wartość „biegnie” wraz z energią). Efekt ten wywołany jest przez ekranowanie ładunku przez próżnię.
Zobacz też
elektrodynamika kwantowa mechanika kwantowa stała grawitacji stałe fizyczne
Przypisy
Linki zewnętrzne Grzegorz Łach, Alfa – najważniejsza stała fizyki, seria: Maraton wykładowy z „Deltą”, kanał „Wszechnica FWW” na YouTube, 28 lipca 2022 [dostęp 2025-10-12].
Kategoria:Stałe fizyczne nazwane od osób