İnce yapı sabiti - Turkipedia

İnce yapı sabiti ya da Sommerfeld sabiti (genelde $α$ sembolüyle gösterilir), temel yüklü parçacıklar arasındaki elektromanyetik etkileşimim gücünü tanımlayan boyutsuz bir fiziksel sabittir. Temel yüklü bir parçacığın elektromanyetik alanla eşleşmesini ifade eden temel yükle (e) olan ilişkisi $4π ε 0 ħcα = e 2$ formülüyle tanımlanmaktadır. Boyutsuz bir nicelik olduğundan, ölçü sistemi fark etmeksizin sayısal değeri yaklaşık 1/137'dir.^[1]

$α$ , ismini 1916 yılında Bohr atom modelini genişletmeye çalışırken onu bulan Arnold Sommerfeldden alır.^[2] $α$ bir hidrojen atomunun spektral çizgilerinin arasındaki boşlukların ince yapısını niceler. Bu değer 1887 yılında Michelson ve Morley tarafından tam olarak hesaplanmıştır.

Tanım

Farklı fiziksel sabitler üzerinden $α$ 'nın tanımları aşağıda verilmiştir:

\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 }}

Sabitler:

$e$ temel yük (= 1,602176634×10^-19 C);
$π$ pi sabiti;
$h$ Planck sabiti (= 6,62607015×10^-34 J⋅s);
$ħ = h / 2π$ azaltılmış Planck sabiti (= 6,62607015×10^-34 J⋅s/2π);
$c$ ışığın vakumadaki hızı (= 299792458 m/s);
$ε 0$ elektrik sabiti veya elektriğin vakumdaki geçirgenliği;
$µ 0$ manyetik sabit ya da manyetizmanın vakumdaki geçirgenliği;
$k e$ Coulomb sabiti;
$R K$ Von Klitzing sabiti;
$Z 0$ vakumdaki iç direnç.

SI olmayan birimlerle

Elektrostatik cgs birimleriyle elektriksel yükün birimi (statcoulomb) Coulomb sabitinin ya da geçirgenlik faktörünün 1 ve birimsiz olucağı şekilde tanımlanır. Bu tanımla ince yapı sabiti aşağıdaki gibi ifade edilir (Bu genelde eski fizik kitaplarında bulunabilir),

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

Genellikle yüksek enerji fiziğinde kullanılan doğal birimlerde $ε 0 = c = ħ = 1$ eşitliği vardır. Bu eşitlik üzerinden ince yapı sabitinin değeri aşağıdaki gibi ifade edilir,^[3] $\alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi }}.$ Görüldüğü gibi ince yapı sabiti temel yükün değerini $e = \sqrt 4π α \approx 0,30282212$ şeklinde tanımlar.

Hartree atom birimleri kullanıldığında ( $e = m e = ħ = 1$ ve $ε 0 = 1 / 4π$ ) ince yapı sabiti aşağıdaki gibidir,

\alpha ={\frac {1}{c}}.

Kaynakça

^ Mohr, P. J.; Taylor, B. N.; Newell, D. B. (2019). "Inverse fine structure constant" (İngilizce). Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü. 23 Eylül 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Kasım 2019.
^ "Annalen der Physik Ser. 4, Bd. 51 (1916)". HathiTrust (İngilizce). 25 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Mart 2021.
^ Peskin, Michael Edward (1995). An Introduction To Quantum Field Theory. Daniel V. Schroeder. New York: Westview Press. ISBN 978-0-8133-4543-7. OCLC 741492433. 28 Temmuz 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Mart 2021.

Dış bağlantılar

Adler, Stephen. "Theories of the Fine Structure Constant α" (PDF) (İngilizce). FERMILAB-PUB-72/059-T. 31 Ocak 2017 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Kasım 2019.

İlgili Araştırma Makaleleri

Planck sabiti (h), bir fizik sabitidir ve kuantum mekaniğindeki aksiyonum kuantumu için kullanılır. Değeri h= 6.62607015×10−34 J⋅s' dir. Planck sabiti daha önceleri bir Fotonun enerjisi (E) ile elektromanyetik dalgasının frekansı (ν) arasında bir orantı idi. Enerji ile frekans arasındaki bu ilişki Planck ilişkisi veya Planck formülü olarak adlandırılır:

\text{[math]}

Elektrostatik, duran veya çok yavaş hareket eden elektrik yüklerini inceleyen bir bilim dalıdır.

Elektromanyetizmada yalıtkanlık sabiti veya dielektrik sabiti, bir malzemenin üzerinde yük depolayabilme yeteneğini ölçmeye yarayan katsayı. Başka bir ifade ile yalıtkanlık sabiti, bir elektriksel alanın etkilerinin veya yalıtkan bir ortam tarafından nasıl etkilendiğinin ölçümüdür. Bir ortamın yalıtkanlık sabiti, ortamdaki birim yük başına, elektrik alanının ne kadar oluştuğudur. Elektrik akısının bulunduğu bir ortamda, birim yük başına düşen yalıtkanlık sabiti, kutuplanma yoğunluğundan dolayı büyük olur. Yalıtkanlık sabiti, elektriksel alınganlık ile doğrudan ilişkilidir. Bu, bir yalıtkanın kutuplanma yoğunluğunun elektriksel alanı karşı tepkisinin ne derece olduğunu ölçer.

Boşluğun empedansı elektromanyetikte başta anten hesapları olmak üzere çeşitli hesaplarda kullanılan bir sabittir. MKS sisteminde birimi ohm dur. (Ω).Tanımı;

\text{[math]}

Elektromanyetik alan, Elektrik alanı'ndan ve Manyetik alan'dan meydana gelir.

Fizikte Planck yükü, Planck birimleri olarak bilinen doğal birimler sisteminde elektriksel yük birimidir ve boyutsuz fiziksel sabit olarak tanımlanır.

<span class="mw-page-title-main">Planck akımı</span>

Fizikte Planck akımı (I_P), Planck birimleri olarak bilinen doğal birimler sisteminde elektrik akımı birimidir.

Planck gerilimi (V_P), Planck birimleri olarak bilinen doğal birimler sisteminde gerilim birimidir.

Planck empedansı (Z_P), Planck birimleri olarak bilinen doğal birimler sisteminde elektrik direnci birimidir. Planck empedansı, doğrudan boşluğun empedansına (Z₀) bağlıdır ve değeri Z₀ bölü 4πdir. Vakum yalıtkanlık sabiti ε₀'ı normalleştirmek için, Planck empedansı yerine Coulomb sabiti (1/(4πε₀)) değil de Planck yükü kullanılır. Böylece Planck empedansı vakumun empedansının karakteristiğini tanımlayabilir.

Planck birimleri, aşağıdaki listede de gösterilen gibi SI tarafından kabul edilen ve yedi temel birimden türetilen fiziksel ölçü birimleridir. Bu yedi fiziksel sabit, eğer türetilen herhangi bir birimin sayısal değeri olarak kullanılırsa değeri 1 birim olur. Planck birimlerinin kuramsal fizikte derin anlamları vardır. Bunlar, fizik yasasının cebirsel ifadelerini, çok kolay biçimde basitleştirirler. Kuantum kütleçekimi gibi birleşik kuramların incelenmesi özel rol oynarlar.

Fizikte doğal birimler, evrensel fizik sabitleri kullanılarak elde edilen ölçü birimleridir. Örneğin temel yük (e), elektriksel yük ve ışık hızı (c), hız için kullanılan doğal birimlerdir. Herhangi bir evrensel fizik sabitini 1 birim olarak normalleştirmek için yalnızca evrensel ölçü sistemi kullanılır. Her ne kadar bu şekilde basitleştirme avantaj gibi görülüyor olsa bile, fizik yasalarının matematiksel ifadesinden elde edilen bu sabitlerin anlaşılması biraz zor olabilir.

Fizikte çiftlenim sabiti, bir etkileşimde kuvvetin şiddetini belirleyen sabit veya işlevdir. Çiftlenim sabiti g veya $\text{[math]}$ ile gösterilir. Etkileşimin yapısına göre sabit olduğu durumlar olabildiği gibi herhangi bir değişkenin işlevi de olabilir. Siatemi belirleyen işlevler olan Hamilton işlevi veya Lagrange işlevi, genellikle kinetik ve etkileşim kısımları olarak iki kısıma ayrılabilir. Çiftnemim sabiti bir etkileşimin, kinetik kısma göre veya başka bir etkileşime göre şiddeti belirleyen unsurdur. Örnek olarak bir parçacığın elektrik yükü bir çiftlenim sabitidir.

Compton dalgaboyu bir parçacığın kuantum mekaniği özelliğidir. Compton dalgaboyu Arthur Compton tarafından elektronların foton saçılması olayı izah edilirken gösterilmiştir. Bir parçacığın Compton dalga boyu; enerjisi parçacığın durgun kütle enerjisine eşit olan fotonun dalgaboyuna eşittir. Parçacığın Compton dalgaboyu ( λ) şuna eşittir:

\text{[math]}

Bohr yarıçapı bir fizik sabitidir. Hidrojen atomunun, protonu ve elektronu arasındaki mesafeye eşittir. Bohr yarıçapının, bir atomda Bohr atom modeli içindeki rolünden dolayı adlandırılmak istenmiştir. Fakat bu olay Niels Bohr'dan sonra gerçekleşmiştir. Uluslararası birimler sisteminde Bohr yarıçapı:

\text{[math]}

\text{[math]}

: serbest uzayın elektriksel geçirgenliği

\text{[math]}

: Planck sabiti

\text{[math]}

: elektronun kütlesi

\text{[math]}

: elemanter yük

\text{[math]}

: ışık hızı sabiti

\text{[math]}

: ince yapı sabiti

Modern kuantum (nicem) mekaniğinden önce gelen eski kuantum (nicem) kuramı, 1900 ile 1925 yılları arasında elde edilen sonuçların birikimidir. Bu kuramın, klasik mekaniğin ilk doğrulamaları olduğunu günümüzde anladığımız bu kuram, ilk zamanlar tamamlanmış veya istikrarlı değildi. Bohr modeli çalışmaların odak noktasıydı. Eski kuantum döneminde, Arnold Sommerfield, uzay nicemlenimi olarak anılan açısal momentumun (devinimin) z-bileşkesinde nicemlenim yaparak önemli katkılarda bulunmuştur. Bu katkı, electron yörüngelerinin dairesel yerine eliptik olduğunu ortaya çıkarmıştır ve kuantum çakışıklık kavramını ortaya atmıştır. Bu kuram, electron dönüsü hariç Zeeman etkisini açıklamaktadır.

Lamb kayması, adını Willis Lamb'den alan, hidrojen atomunun kuantum elektrodinamiğindeki ²S_1/2 ve ²P_1/2 enerji düzeyleri arasındaki küçük farklılıktır. Dirac denklemine göre, ²S_1/2 ve ²P_1/2orbitalleri (yörüngeleri) aynı enerjiye sahip olmalıdır. Ancak, boşluktaki elektronlar arasındaki etkileşim, ²S_1/2 ve ²P_1/2enerji düzeylerinde küçük bir enerji değişimine sebep olur. Lamb ve Robert Retherford bu değişimi 1947'de ölçmüşlerdir ve bu ölçüm, ıraksamayı açıklamak için tekrar normalleştirme teorisine teşvik edici bir unsur olmuştur. Bu, Julian Schwinger, Richard Feynman, Ernst Stueckelberg ve Sin-Itiro Tomonaga tarafından geliştirilmiş modern kuantum elektrodinamiğinin müjdecisiydi. Lamb, 1955 yılında Lamb kayması ile ilgili keşiflerinden ötürü Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.

Planck yasası belirli bir sıcaklıkta termal denge durumunda bulunan bir kara cisim ışımasının yaydığı elektromanyetik radyasyonu ifade eder. Yasa 1900 yılında Max Planck bu ismi önerdikten sonra isimlendirilmiştir. Planck yasası modern fiziğin ve kuantum teorisinin öncül bir sonucudur.

Fiziksel sabit $ε 0$ , yaygın olarak vakum geçirgenliği, serbest uzayın geçirgenliği veya elektrik sabiti olarak adlandırılır. Bu ideal fiziksel sabit klasik vakumun dielektrik sabitinin mutlak değeridir. e0 sabitinin sayısal değeri:

e₀ = 8.854 187 817... × 10^-12 F·m^-1 (metre başına farad).

<span class="mw-page-title-main">Renormalizasyon (fizik)</span> fizik

Kuantum alan teorisinde, renormalizasyon veya yeniden normalleştirme, pertürbatif genişlemede hesaplanan miktarda ortaya çıkan sonsuzlukların bir dizi teknik kullanılarak giderilmesi süreci.

Elektromanyetizmada Clausius-Mossotti eşitliği, bir malzemenin bağıl geçirgenliğini o malzemeyi oluşturan atom veya moleküllerin kutuplanabilirliği ile ilişkilendirir. İsmini Ottaviano-Fabrizio Mossotti ve Rudolf Clausius'lerden almaktadır. Eşitlik,

\text{[math]}

Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.