미세 구조 상수

양자장론

파인만 도형의 예 (전자와 양전자의 쌍소멸로 인한 중간자 생성)

대칭 시공간 병진 대칭 로런츠 군 푸앵카레 군 등각 대칭 이산 대칭 전하 켤레 대칭 (C) 반전성 (P) 시간 역전 대칭 (T) 기타 게이지 이론 초대칭 대칭 깨짐 자발 대칭 깨짐 골드스톤 보손 힉스 메커니즘 변칙

도구 기본 개념 전파 인자 윅 정리 (표준 순서) LSZ 축약 공식 상관 함수 양자화 정준 양자화 경로 적분 산란 이론 산란 행렬 만델스탐 변수 섭동 이론 파인만 도형 질량껍질 가상 입자 조절과 재규격화 파울리-빌라르 조절 차원 조절 최소뺄셈방식 재규격화군 유효 이론 (유효 작용) 게이지 이론 공변미분 파데예프-포포프 유령 BRST 대칭 워드-다카하시 항등식

이론 장난감 모형 사승 상호작용 콜먼-와인버그 모형 시그마 모형 베스-추미노 모형 게이지 이론 양자 전기역학 양-밀스 이론 양자 색역학 전기·약 이론 표준 모형 대통일 이론 대통일 이론 페체이-퀸 이론 시소 메커니즘 최소 초대칭 표준 모형 테크니컬러

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v t e

미세 구조 상수(微細構造常數, 영어: fine structure constant, 기호 α) 또는 조머펠트 미세 구조 상수(Sommerfeld -)는 전자기력의 세기를 나타내는 물리상수다. 원자물리학과 입자물리학에서 자주 나타난다. 1916년 아르놀트 조머펠트가 발견하였다. 원래 조머펠트가 원자 방출 스펙트럼의 미세 구조를 연구할 때 발견하였으므로 이런 이름이 붙었다.

2020년 4월에, 130억 광년 떨어진 곳에서 미세구조상수가 다른 곳이 관측되었다는 논문이 발표되었다.^[2] 이는 전자기법칙이 전 우주에서 같지는 않을 수 있다는 점을 시사한다.

미세 구조 상수 ${\displaystyle \alpha }$는 국제단위계에서는 다음과 같이 정의한다.

${\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}\hbar c}}}$

여기서 ${\displaystyle e}$는 기본 전하, ${\displaystyle \pi }$는 원주율, ${\displaystyle \hbar =h/{2\pi }}$는 디랙 상수, ${\displaystyle c}$는 빛의 속도, ${\displaystyle \epsilon _{0}}$은 진공의 유전율이다. 이 값은 두 전자가 ${\displaystyle \hbar /m_{e}c}$(전자의 컴프턴 파장)의 거리를 두고 떨어져 있을 때, 그 전기적 위치 에너지와 전자의 정지 에너지 ${\displaystyle m_{e}c^{2}}$의 비로 해석할 수 있다.

CGS 단위계에서는 ${\displaystyle 4\pi \epsilon _{0}}$ 인자가 전하량에 포함되므로 식이 다음과 같이 바뀐다.

${\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar c}}}$

${\displaystyle \alpha }$는 차원이 없는 상수이기 때문에, 그 값은 단위계에 상관없이 같다. 여기에 들어가는 기본 상수값을 대입해보면

${\displaystyle \alpha }$ =0.007 292 31

${\displaystyle 1/\alpha }$ = 137.131

이 나온다. 이 값은 실제 측정값과는 차이가 있다. 여기에 양자 전기역학에서 예견하는 전자들의 상호작용을 통한 보정을 고려할 수 있다. 이는 전자의 자기 모멘트와 미세 구조 상수와의 관계를 통해 구해진 것으로, 다음과 같다.

${\displaystyle \alpha }$ =0.007 297 352 5698(24)

${\displaystyle 1/\alpha }$ = 137.035 999 074(44)

• 무차원 물리 상수

• (영어) CODATA 미세 구조 상수 권장값
• (영어) Eric Weisstein's World of Physics — Fine Structure Constant