ललित-संरचना स्थिर

α का मान
0.0072973525628(6)
1/α का मान
137.035999084(21)

भौतिकी में, ललित-संरचना स्थिर, जिसे सोमरफेल्ड स्थिर के रूप में भी जाना जाता है, जिसे सामान्यतः निरूपित किया जाता है α (अल्फा), आयाम रहित भौतिक स्थिर है जो प्राथमिक आवेशित कणों के बीच विद्युत चुम्बकीय संपर्क की शक्ति को मापता है।

यह आयाम रहित मात्रा है, जो उपयोग की जाने वाली इकाइयों की प्रणाली से स्वतंत्र है, जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ प्राथमिक चार्ज ई के युग्मन की ताकत से संबंधित है, सूत्र द्वारा 4πε₀ħcα = e². इसका संख्यात्मक मान लगभग है 0.00729735 ≃ 1/137.0360, की सापेक्ष अनिश्चितता के साथ 1.5×10⁻¹⁰.

स्थिर का नाम अर्नोल्ड सोमरफेल्ड द्वारा रखा गया था, जिन्होंने इसे 1916 में भेंट किया था परमाणु के बोहर मॉडल का विस्तार करते समय। α हाइड्रोजन परमाणु की वर्णक्रमीय रेखाओं की बारीक संरचना में अंतराल की मात्रा निर्धारित की, जिसे 1887 में अल्बर्ट ए. माइकलसन और एडवर्ड डब्ल्यू मॉर्ले द्वारा त्रुटिहीन रूप से मापा गया था।

परिभाषा

अन्य मूलभूत भौतिक स्थिर के संदर्भ में, α के रूप में परिभाषित किया जा सकता है:

$$\alpha ={\frac {e^{2}}{2\varepsilon _{0}hc}}={\frac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}\hbar c}},$$

कहाँ पे

• e प्राथमिक शुल्क है (1.602176634×10⁻¹⁹ C);
• h प्लैंक स्थिर है (6.62607015×10⁻³⁴ J⋅Hz⁻¹ );
• ħ घटी हुई प्लैंक स्थिर है, ħ = h/2π
• c प्रकाश की गति है (299792458 m⋅s⁻¹);
• ε₀ विद्युत स्थिर है (8.8541878128(13)×10⁻¹² F⋅m⁻¹).

एसआई आधार इकाइयों की 2019 की पुनर्परिभाषा के बाद से, इस सूची में एकमात्र मात्रा जिसका इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में त्रुटिहीन मान नहीं है, वह विद्युत स्थिर है।

इकाइयों की वैकल्पिक प्रणाली

इलेक्ट्रोस्टैटिक सीजीएस सिस्टम कूलम्ब स्थिर सेट करता है k_e = 1, जैसा कि सामान्यतः पुराने भौतिकी साहित्य में पाया जाता है, जहां सूक्ष्म-संरचना स्थिर की अभिव्यक्ति बन जाती है

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

गैर-आयामी प्रणाली प्राकृतिक इकाइयां सेट करती है $\ \varepsilon _{0}=c=\hbar =1\ ,$ जहां सूक्ष्म-संरचना स्थिर के लिए व्यंजक बन जाते हैं

$$\alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi }}.$$

जैसे, ललित-संरचना स्थिर प्राथमिक आवेश का निर्धारण (या निर्धारित) मात्र एक मात्रा है: e = √4πα ≈ 0.30282212 आवेश की ऐसी प्राकृतिक इकाई के संदर्भ में।

हार्ट्री परमाणु इकाइयों की प्रणाली में, जो सेट करता है e = m_e = ħ = 4πε₀ = 1, सूक्ष्म-संरचना स्थिर के लिए व्यंजक बन जाता है

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

नाप

गड़बड़ी सिद्धांत फेनमैन आरेख ऑन इलेक्ट्रॉन सेल्फ-इंटरैक्शन। तीर वाली क्षैतिज रेखा इलेक्ट्रॉन का प्रतिनिधित्व करती है, लहराती रेखाएँ आभासी फोटॉन हैं, और वृत्त आभासी इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े हैं।

2018 कोडाटा के अनुशंसित मूल्य α है

α = e²/ 4πε₀ħc = 0.0072973525693(11).

इसकी सापेक्ष मानक अनिश्चितता है 1.5×10⁻¹⁰.

यह मान के लिए α देता है µ₀ = 4π × 1.00000000054(15)×10⁻⁷ H⋅m⁻¹, 3.6 मानक विचलन अपने पुराने निर्धारित मान से दूर, किन्तु माध्य के साथ पुराने मान से केवल 0.54 भाग प्रति बिलियन का अंतर है।

ऐतिहासिक रूप से ललित-संरचना स्थिर के गुणात्मक व्युत्क्रम का मान अधिकांशतः दिया जाता है। 2018 कोडाटा अनुशंसित मूल्य है

1/α = 137.035999084(21).

जबकि का मूल्य α इसकी किसी भी परिभाषा में दिखाई देने वाले स्थिर के अनुमानों से निर्धारित किया जा सकता है, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (क्यूईडी) का सिद्धांत मापने का प्रणाली प्रदान करता है α सीधे क्वांटम हॉल प्रभाव या इलेक्ट्रॉन के विषम चुंबकीय क्षण का उपयोग करना। अन्य विधियों में एटम इंटरफेरोमेट्री में ए.सी. जोसेफसन प्रभाव और फोटॉन रिकॉइल सम्मिलित हैं।

α के मान के लिए सामान्य सहमति है, जैसा कि इन विभिन्न तरीकों से मापा जाता है। 2019 में पसंदीदा तरीके परमाणु इंटरफेरोमेट्री में इलेक्ट्रॉन विषम चुंबकीय क्षणों और फोटॉन रिकॉइल के माप हैं। क्यूईडी का सिद्धांत इलेक्ट्रॉन के जी-कारक (भौतिकी) और ललित-संरचना स्थिर α के बीच संबंध की भविष्यवाणी करता है α (इलेक्ट्रॉन के चुंबकीय क्षण को जी-फैक्टर (भौतिकी)|इलेक्ट्रॉन भी कहा जाता है g-कारक g_e) का सबसे त्रुटिहीन मान α प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त (2012 तक) के माप पर आधारित है g_e एक-इलेक्ट्रॉन तथाकथित क्वांटम साइक्लोट्रॉन उपकरण का उपयोग करके, साथ में क्यूईडी के सिद्धांत के माध्यम से एक गणना के साथ जिसमें सम्मिलित है 12672 दसवें क्रम के फेनमैन आरेख:

1/α = 137.035999174(35).

यह माप α की सापेक्ष मानक अनिश्चितता है 2.5×10⁻¹⁰. यह मूल्य और अनिश्चितता नवीनतम प्रयोगात्मक परिणामों के समान ही हैं।

2020 के अंत तक प्रायोगिक मूल्य के और परिशोधन को मूल्य देते हुए प्रकाशित किया गया था

1/α = 137.035999206(11),

की सापेक्ष त्रुटिहीन के साथ 8.1×10⁻¹¹, जिसमें पिछले प्रायोगिक मूल्य से महत्वपूर्ण विसंगति है।

भौतिक व्याख्या

ललित-संरचना स्थिर, α, की कई भौतिक व्याख्याएँ हैं। α है:

• The ratio of two energies:
  1. the energy needed to overcome the electrostatic repulsion between two electrons a distance of d apart, and
  2. the energy of a single photon of wavelength λ = 2πd (or of angular wavelength d; see Planck relation):
     $$\alpha =\left.{\left({\frac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}d}}\right)}\right/{\left({\frac {hc}{\lambda }}\right)}={\frac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}d}}\times {\frac {2\pi d}{hc}}={\frac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}d}}\times {\frac {d}{\hbar c}}={\frac {e^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}\hbar c}}.$$
  , जो है 1/4πε₀e²/ħ, निर्वात में प्रकाश की गति के लिए, c. यह अर्नोल्ड सोमरफेल्ड की मूल भौतिक व्याख्या है। फिर का वर्ग α हार्ट्री ऊर्जा के बीच का अनुपात है (27.2 eV = twice the Rydberg energy = इसकी आयनीकरण ऊर्जा से लगभग दोगुनी) और इलेक्ट्रॉन विराम ऊर्जा (511 keV)।
• $\alpha ^{2}$ परमाणु और ऊर्जा के बोह्र मॉडल की पहली गोलाकार कक्षा में इलेक्ट्रॉन की संभावित ऊर्जा का अनुपात है $m_{\mathrm {e} }c^{2}$ एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के बराबर। परमाणु के बोह्र मॉडल में वायरल प्रमेय का उपयोग करना $U_{el}=2U_{kin}$ जिसका अर्थ है कि
  $$U_{el}=m_{\mathrm {e} }v_{\mathrm {e} }^{2}=m_{\mathrm {e} }(\alpha c)^{2}=\alpha ^{2}(m_{\mathrm {e} }c^{2}).$$
  अनिवार्य रूप से यह अनुपात इलेक्ट्रॉन के वेग के होने से होता है $v_{\mathrm {e} }=\alpha c$.
• तीन विशिष्ट लंबाई के दो अनुपात: शास्त्रीय इलेक्ट्रॉन त्रिज्या r_e, इलेक्ट्रॉन की कॉम्पटन तरंग दैर्ध्य λ_e, और बोह्र त्रिज्या a₀:
  $$r_{\text{e}}={\frac {\alpha \lambda _{\text{e}}}{2\pi }}=\alpha ^{2}a_{0}$$
  , α इलेक्ट्रॉनों और फोटोन के बीच परस्पर क्रिया की शक्ति को निर्धारित करने वाले युग्मन स्थिरांक से सीधे संबंधित है। सिद्धांत इसके मूल्य की भविष्यवाणी नहीं करता है। इसलिए, α प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाना चाहिए। वास्तव में, α अनुभवजन्य मानक मॉडल # कण भौतिकी के सैद्धांतिक पहलुओं में से एक है, जिसका मूल्य मानक मॉडल के भीतर निर्धारित नहीं किया गया है। विद्युत चुंबकत्व के साथ कमजोर संपर्क को एकीकृत करना, α इलेक्ट्रोवीक गेज सिद्धांत से जुड़े दो अन्य युग्मन स्थिरांक में अवशोषित हो जाता है। इस सिद्धांत में, विद्युतचुंबकीय अन्योन्यक्रिया को विद्युत दुर्बल क्षेत्रों से संबद्ध अन्योन्यक्रियाओं के मिश्रण के रूप में माना जाता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन की ताकत ऊर्जा क्षेत्र की ताकत के साथ बदलती है। और ठोस-अवस्था भौतिकी, सूक्ष्म-संरचना स्थिरांक मुक्त स्थान की विशिष्ट प्रतिबाधा का गुणनफल का एक चौथाई है, $~Z_{0}=\mu _{0}c={\sqrt {\frac {\mu _{0}}{\varepsilon _{0}}}},$ और चालन क्वांटम, $G_{0}={\frac {2e^{2}}{h}}$:
  $$\alpha ={\tfrac {1}{4}}Z_{0}G_{0}\ .$$
  दृश्यमान आवृत्तियों के लिए ग्राफीन की ऑप्टिकल चालकता सैद्धांतिक रूप से दी गई है  π /4 G₀ , और इसके परिणामस्वरूप इसके प्रकाश अवशोषण और संचरण गुणों को केवल सूक्ष्म-संरचना स्थिरांक के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है। वैक्यूम में ग्राफीन पर सामान्य-घटना प्रकाश के लिए अवशोषण मूल्य तब द्वारा दिया जाएगा πα/ (1 + πα/2)² या 2.24%, और द्वारा संचरण 1/(1 + πα/2)² या 97.75% (प्रयोगात्मक रूप से 97.6% और 97.8% के बीच देखा गया)। प्रतिबिंब तब द्वारा दिया जाएगा  π² α²/ 4 (1 + πα/2)².
• सूक्ष्म संरचना स्थिरांक एक परमाणु नाभिक का अधिकतम धनात्मक आवेश देता है जो बोह्र मॉडल (तत्व फेनमेनियम) के भीतर इसके चारों ओर एक स्थिर इलेक्ट्रॉन-कक्षा की अनुमति देगा। परमाणु संख्या वाले परमाणु नाभिक की परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉन के लिए Z संबंध है mv²/r = 1/ 4πε₀ Ze²/r² . ऐसे इलेक्ट्रॉन का हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत संवेग/स्थिति अनिश्चितता संबंध न्यायसंगत है mvr = ħ. के लिए सापेक्षतावादी सीमित मूल्य v है c, और इसलिए के लिए सीमित मूल्य Z सूक्ष्म-संरचना स्थिरांक, 137 का व्युत्क्रम है।
• इलेक्ट्रॉन का चुंबकीय क्षण इंगित करता है कि आवेश एक त्रिज्या पर घूम रहा है r_Q प्रकाश के वेग से। यह विकिरण ऊर्जा उत्पन्न करता है m_ec² और एक कोणीय गति है L = 1 ħ = r_Qm_ec. स्थिर कूलम्ब क्षेत्र की क्षेत्र ऊर्जा है m_ec² = e²/4πε₀r_e और शास्त्रीय इलेक्ट्रॉन त्रिज्या को परिभाषित करता है r_e. ये मान अल्फा यील्ड की परिभाषा में डाले गए हैं α = r_e/ r_Q. यह शास्त्रीय स्थिर धारणा के साथ इलेक्ट्रॉन की गतिशील संरचना की तुलना करता है।
• अल्फा संभावना से संबंधित है कि एक इलेक्ट्रॉन एक फोटॉन को उत्सर्जित या अवशोषित करेगा। और प्राथमिक प्रभार, किसी भी दूरी से अलग, α उनके इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकारक बल और उनके गुरुत्वाकर्षण आकर्षक बल का अनुपात है। प्लैंक चार्ज के लिए
  $$\alpha =\left({\frac {e}{\ q_{\mathsf {P}}\ }}\right)^{2}~.$$

जब गड़बड़ी सिद्धांत (क्वांटम यांत्रिकी) को क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर प्रयुक्त किया जाता है, तो भौतिक परिणामों के लिए परिणामी अनुदारक विस्तार को पावर श्रृंखला के सेट के रूप में व्यक्त किया जाता है α. क्योंकि α एक से बहुत कम है, की उच्च शक्तियाँ α जल्द ही महत्वहीन हो जाते हैं, इस स्थितियों में गड़बड़ी सिद्धांत को व्यावहारिक बनाते हैं। दूसरी ओर, क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स में संबंधित कारकों का बड़ा मूल्य मजबूत परमाणु बल से जुड़ी गणनाओं को अत्यधिक कठिन बना देता है।

ऊर्जा माप के साथ भिन्नता

क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स में, विद्युत चुम्बकीय युग्मन के अंतर्गत अधिक गहन क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत, पुनर्सामान्यीकरण समूह यह निर्धारित करता है कि कैसे प्रासंगिक ऊर्जा माप में वृद्धि के साथ विद्युत चुम्बकीय संपर्क की ताकत लॉगरिदमिक रूप से बढ़ती है। सूक्ष्म-संरचना स्थिर का मान α इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के ऊर्जा माप से जुड़े इस युग्मन के देखे गए मूल्य से जुड़ा हुआ है: इलेक्ट्रॉन इस ऊर्जा माप के लिए निचली सीमा है, क्योंकि यह (और पॉज़िट्रॉन) सबसे हल्का आवेशित वस्तु है जिसका क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स पुनर्सामान्यीकरण में योगदान कर सकता है चल रहा है। इसलिए, 1/ 137.03600  शून्य ऊर्जा पर ललित-संरचना स्थिर का स्पर्शोन्मुख मान है।

उच्च ऊर्जा पर, जैसे कि Z बोसॉन का पैमाना, लगभग 90 जीईवी, एक युग्मन स्थिर, क्यूईडी और लैंडौ पोल प्रभावी उपाय करता है α ≈ 1/127.

जैसे-जैसे ऊर्जा का पैमाना बढ़ता है, मानक मॉडल में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन की ताकत अन्य दो मूलभूत इंटरैक्शन के करीब पहुंच जाती है, जो कि भव्य एकीकरण सिद्धांतों के लिए महत्वपूर्ण विशेषता है। यदि क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स त्रुटिहीन सिद्धांत था, तो ललित-संरचना स्थिर वास्तव में लैंडौ पोल के रूप में जानी जाने वाली ऊर्जा पर विचलन करेगा - यह तथ्य क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स की संगति को विचलित करने वाले विस्तार से परे है।

इतिहास

म्यूनिख के लुडविग मैक्सिमिलियन विश्वविद्यालय में अर्नोल्ड सोमरफेल्ड स्मारक

1887 में अल्बर्ट ए. माइकलसन और एडवर्ड डब्ल्यू. मॉर्ले द्वारा हाइड्रोजन परमाणु स्पेक्ट्रम के सटीक माप के आधार पर,

अर्नोल्ड सोमरफेल्ड ने अण्डाकार कक्षाओं और वेग पर द्रव्यमान की सापेक्षतावादी निर्भरता को शामिल करने के लिए बोह्र मॉडल का विस्तार किया। उन्होंने 1916 में फाइन-स्ट्रक्चर स्थिरांक के लिए एक शब्द पेश किया। सूक्ष्म-संरचना स्थिरांक की पहली भौतिक व्याख्या α सापेक्षिक बोह्र परमाणु की पहली गोलाकार कक्षा में इलेक्ट्रॉन के वेग के अनुपात के रूप में निर्वात में प्रकाश की गति के अनुपात के रूप में था। समतुल्य रूप से, यह एक बंद कक्षा के लिए सापेक्षता द्वारा अनुमत न्यूनतम कोणीय गति और क्वांटम यांत्रिकी द्वारा इसके लिए अनुमत न्यूनतम कोणीय गति के बीच का भागफल था। यह सोमरफेल्ड के विश्लेषण में स्वाभाविक रूप से प्रकट होता है, और विभाजन या ठीक संरचना के आकार को निर्धारित करता है | हाइड्रोजनिक लाइमैन श्रृंखला की ठीक संरचना। 1928 में पॉल डिराक के रैखिक सापेक्षतावादी तरंग समीकरण तक इस स्थिरांक को महत्वपूर्ण नहीं देखा गया था, जिसने सटीक सूक्ष्म संरचना सूत्र दिया था। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (क्यूईडी) के विकास के साथ इसका महत्व α एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक घटना से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए एक सामान्य युग्मन स्थिरांक तक विस्तृत हो गया है, जो इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों के बीच बातचीत की ताकत का निर्धारण करता है। शब्द α/2π क्यूईडी के अग्रदूतों में से एक, जूलियन श्विंगर की समाधि पर उकेरा गया है, जो विषम चुंबकीय द्विध्रुव क्षण की उनकी गणना का जिक्र करता है।

माप का इतिहास

फ़ाइन-स्ट्रक्चर स्थिर के लिए क्रमिक मान निर्धारित किए गए हैं

तारीख	α	1/α	सूत्रों का कहना है
1969 Jul	0.007297351(11)	137.03602(21)	कोडाटा 1969
1973	0.0072973461(81)	137.03612(15)	कोडाटा 1973
1987 Jan	0.00729735308(33)	137.0359895(61)	कोडाटा 1986
1998	0.007297352582(27)	137.03599883(51)	किनोषिता
2000 Apr	0.007297352533(27)	137.03599976(50)	कोडाटा 1998
2002	0.007297352568(24)	137.03599911(46)	कोडाटा 2002
2007 Jul	0.0072973525700(52)	137.035999070(98)	गाब्रिएल्स (2007)
2008 Jun 2	0.0072973525376(50)	137.035999679(94)	कोडाटा 2006
2008 Jul	0.0072973525692(27)	137.035999084(51)	गाब्रिएल्स (2008), हननेके (2008)
2010 Dec	0.0072973525717(48)	137.035999037(91)	बौचन्दीरा (2010)
2011 Jun	0.0072973525698(24)	137.035999074(44)	कोडाटा 2010
2015 Jun 25	0.0072973525664(17)	137.035999139(31)	कोडाटा 2014
2017 Jul 10	0.0072973525657(18)	137.035999150(33)	ओयामा ईटी एएल . (2017)
2018 Dec 12	0.0072973525713(14)	137.035999046(27)	पार्कर, वाईयू, ईटी एएल . (2018)
2019 May 20	0.0072973525693(11)	137.035999084(21)	कोडाटा 2018
2020 Dec 2	0.0072973525628(6)	137.035999206(11)	मोरेल ईटी एएल . (2020)

उपरोक्त तालिका में कोडाटा मानों की गणना अन्य मापों के औसत द्वारा की जाती है; वे स्वतंत्र प्रयोग नहीं हैं।

संभावित समय-भिन्नता

Further information: मौलिक स्थिरांक का समय-भिन्नता

भौतिकविदों ने विचार किया है कि क्या ललित-ठाक स्थिर वास्तव में स्थिर है, या क्या इसका मूल्य स्थान और समय के साथ भिन्न होता है। भिन्न α भौतिक ब्रह्मांड विज्ञान और खगोल भौतिकी में समस्याओं को हल करने के तरीके के रूप में प्रस्तावित किया गया है।

कण भौतिकी के मानक मॉडल से परे जाने के लिए स्ट्रिंग सिद्धांत और अन्य प्रस्तावों ने सैद्धांतिक रुचि को स्वीकार किया है कि क्या स्वीकृत भौतिक स्थिर (न केवल α) वास्तव में भिन्न होते हैं।

नीचे दिए गए प्रयोगों में, Δα में परिवर्तन को दर्शाता है α समय के साथ, जिसकी गणना की जा सकती है α_prev − α_now. यदि ललित-ठाक स्थिर वास्तव में एक स्थिर है, तो किसी भी प्रयोग को यह दिखाना चाहिए

${\frac {\ \Delta \alpha \ }{\alpha }}~~{\overset {\underset {\mathsf {~def~}}{}}{=}}~~{\frac {\ \alpha _{\mathrm {prev} }-\alpha _{\mathrm {now} }\ }{\alpha _{\mathrm {now} }}}~~=~~0~,$

या शून्य के करीब जितना प्रयोग माप सकता है। शून्य से दूर कोई भी मान इसका संकेत देगा α समय के साथ बदलता है। अब तक, अधिकांश प्रायोगिक डेटा के अनुरूप है α स्थिर होना।

परिवर्तन की पिछली दर

यह परीक्षण करने वाले पहले प्रयोगकर्ता कि क्या सूक्ष्म-संरचना स्थिर वास्तव में भिन्न हो सकते हैं, ने ओक्लो प्राकृतिक परमाणु विखंडन रिएक्टर में दूरस्थ खगोलीय पिंडों की वर्णक्रमीय रेखाओं और रेडियोधर्मी क्षय के उत्पादों की जांच की। उनके निष्कर्ष इन दो अलग-अलग स्थानों और समयों के बीच ललित-ठाक संरचना में कोई भिन्नता नहीं होने के अनुरूप थे।

21वीं सदी की शुरुआत में बेहतर विधि ने के मूल्य की जांच करना संभव बना दिया α बहुत बड़ी दूरी पर और बहुत अधिक त्रुटिहीन के साथ। 1999 में, न्यू साउथ वेल्स विश्वविद्यालय के जॉन के. वेब के नेतृत्व में एक टीम ने पहली बार भिन्नता का पता लगाने का प्रमाणित किया। α.

केक दूरबीन और लाल शिफ्ट पर 128 कैसर के डेटा सेट का उपयोग करना 0.5 < z < 3, वेब एट अल। पाया गया कि उनका स्पेक्ट्रा में मामूली वृद्धि के अनुरूप था α पिछले 10–12 बिलियन वर्षों में। विशेष रूप से, उन्होंने पाया

${\frac {\ \Delta \alpha \ }{\alpha }}~~{\overset {\underset {\mathsf {~def~}}{}}{=}}~~{\frac {\ \alpha _{\mathrm {prev} }-\alpha _{\mathrm {now} }\ }{\alpha _{\mathrm {now} }}}~~=~~\left(-5.7\pm 1.0\right)\times 10^{-6}~.$

दूसरे शब्दों में, उन्होंने मान को कहीं बीच में मापा −0.0000047 और −0.0000067. यह बहुत छोटा मान है, किन्तु त्रुटि पट्टियों में वास्तव में शून्य सम्मिलित नहीं होता है। यह परिणाम या तो इंगित करता है α स्थिर नहीं है या प्रायोगिक त्रुटि का कोई हिसाब नहीं है।

2004 में, बहुत बड़ा टेलीस्कोप का उपयोग करते हुए चांद और अन्य द्वारा 23 अवशोषण प्रणालियों के छोटे से अध्ययन में कोई औसत अंकिते का बदलाव नहीं पाया गया:

${\frac {\Delta \alpha }{\alpha _{\mathrm {em} }}}\ =\ \left(-0.6\pm 0.6\right)\times 10^{-6}~.$

यद्यपि, 2007 में चंद एट अल की विश्लेषण पद्धति में साधारण खामियों की पहचान की गई, जिससे उन परिणामों को खारिज कर दिया गया।

किंग एट अल। निर्धारित करने के लिए यूएनएसडब्लू समूह द्वारा उपयोग किए गए एल्गोरिथम की जांच करने के लिए मार्कोव चेन मोंटे कार्लो विधियों का उपयोग किया है Δα/ α क्वासर स्पेक्ट्रा से, और पाया है कि एल्गोरिदम सही अनिश्चितताओं और अधिकतम संभावना अनुमानों का उत्पादन करता प्रतीत होता है Δα/ α विशेष मॉडलों के लिए। इससे पता चलता है कि सांख्यिकीय अनिश्चितताएं और सर्वोत्तम अनुमान Δα/ α वेब एट अल द्वारा कहा गया। और मर्फी एट अल। मजबूत हैं।

लैमोरॉक्स और टॉर्गर्सन ने 2004 में ओक्लो प्राकृतिक परमाणु विखंडन रिएक्टर से डेटा का विश्लेषण किया और निष्कर्ष निकाला कि α पिछले 2 अरब वर्षों में 45 भागों प्रति बिलियन से बदल गया है। उन्होंने प्रमाणित किया कि यह खोज संभवतः 20% के भीतर त्रुटिहीन थी। त्रुटिहीन प्राकृतिक रिएक्टर में अशुद्धियों और तापमान के अनुमानों पर निर्भर है। इन निष्कर्षों को सत्यापित किया जाना है।

2007 में, उरबाना-शैंपेन में इलिनोइस विश्वविद्यालय के खत्री और वांडेल्ट ने अनुभूत किया कि प्रारंभिक ब्रह्मांड के तटस्थ हाइड्रोजन में हाइड्रोजन लाइन|21 सेमी हाइपरफाइन संक्रमण ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण में अद्वितीय अवशोषण रेखा छाप छोड़ता है।

उन्होंने के मूल्य को मापने के लिए इस प्रभाव का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया α पहले सितारों के बनने से पहले के युग के दौरान। सिद्धांत रूप में, यह विधि 1 भाग की भिन्नता को मापने के लिए पर्याप्त जानकारी प्रदान करती है 10⁹ (वर्तमान क्वासर बाधाओं से बेहतर परिमाण के 4 आदेश)। यद्यपि, जिस बाधा पर रखा जा सकता है α प्रभावी एकीकरण समय पर दृढ़ता से निर्भर है, जैसा कि जा रहा है 1⁄√t . यूरोपियन निम्न-आवृत्ति सारणी (एलओएफएआर)) रेडियो दूरबीन केवल विवश करने में सक्षम होगा Δα/ α लगभग 0.3%। एकत्रित क्षेत्र को विवश करने की आवश्यकता है Δα/ α क्वासर बाधाओं के वर्तमान स्तर के लिए 100 वर्ग किलोमीटर के क्रम पर है, जो वर्तमान समय में आर्थिक रूप से अव्यावहारिक है।

परिवर्तन की वर्तमान दर

2008 में, रोसेनबैंड एट अल।

के आवृत्ति अनुपात का उपयोग किया Al⁺ और Hg⁺ एकल-आयन ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों में वर्तमान समय की अस्थायी भिन्नता पर बहुत ही कठोर अवरोध लगाने के लिए α, अर्थात् Δα/ α = (−1.6±2.3)×10⁻¹⁷ प्रति वर्ष। ध्यान दें कि अल्फा के समय भिन्नता पर कोई भी वर्तमान शून्य बाधा अनिवार्य रूप से अतीत में समय भिन्नता से इंकार नहीं करती है। दरअसल, कुछ सिद्धांत

जो एक चर सूक्ष्म-संरचना स्थिर की भविष्यवाणी करते हैं, यह भी भविष्यवाणी करते हैं कि ब्रह्मांड के वर्तमान अंधकारमय ऊर्जा-वर्चस्व वाले युग में प्रवेश करने के बाद सूक्ष्म-संरचना स्थिर का मान व्यावहारिक रूप से इसके मूल्य में निश्चित हो जाना चाहिए।

स्थानिक भिन्नता - ऑस्ट्रेलियाई द्विध्रुव

ऑस्ट्रेलिया के शोधकर्ताओं ने कहा है कि उन्होंने अवलोकन योग्य ब्रह्मांड में ललित-ठाक संरचना की भिन्नता की पहचान की है।

इन परिणामों को अन्य शोधकर्ताओं द्वारा दोहराया नहीं गया है। सितंबर और अक्टूबर 2010 में, वेबब एट अल के शोध जारी करने के बाद, भौतिक विज्ञानी चाड ओरजेल|सी. ओरजेल और सीन एम. कैरोल|एस.एम. कैरोल ने वेब के अवलोकन गलत कैसे हो सकते हैं, इसके बारे में अलग से विभिन्न दृष्टिकोणों का सुझाव दिया। ओरजेल का तर्क है

कि अध्ययन में दो दूरबीनों में सूक्ष्म अंतर के कारण गलत डेटा हो सकता है

एक पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण; वह सूक्ष्म-संरचना स्थिर को अदिश क्षेत्र के रूप में देखता है और प्रमाणित करता है कि यदि दूरबीनें सही हैं और सूक्ष्म-संरचना स्थिर ब्रह्मांड में सुचारू रूप से बदलता रहता है, तो अदिश क्षेत्र का द्रव्यमान बहुत छोटा होना चाहिए। यद्यपि, पिछले शोधों से पता चला है कि द्रव्यमान बहुत कम होने की संभावना नहीं है। इन दोनों वैज्ञानिकों की प्रारंभिक आलोचनाएं इस तथ्य की ओर इशारा करती हैं कि परिणामों की पुष्टि या विरोधाभास करने के लिए विभिन्न विधि की आवश्यकता होती है, निष्कर्ष वेब, एट अल।, जो पहले उनके अध्ययन में कहा गया था।

अन्य शोध ललित संरचना स्थिर में कोई सार्थक भिन्नता नहीं पाते हैं।

मानवमौलिक व्याख्या

मानवमौलिक सिद्धांत इस कारण के बारे में तर्क है कि ललित-ठाक स्थिर का वह मूल्य है जो वह करता है: स्थिर पदार्थ, और इसलिए जीवन और बुद्धिमान प्राणी उपस्थित नहीं हो सकते हैं यदि इसका मूल्य बहुत भिन्न होता। α जीवन संभव होने के लिए पर्याप्त धीमा होने के लिए प्रोटॉन क्षय के लिए लगभग 1/180 और 1/85 के बीच होना चाहिए।

संख्यात्मक स्पष्टीकरण और बहुविविध सिद्धांत

आयामहीन स्थिर के रूप में जो किसी भी गणितीय स्थिर से सीधे संबंधित नहीं लगता है, सूक्ष्म-संरचना स्थिर ने लंबे समय से भौतिकविदों को आकर्षित किया है।

आर्थर एडिंगटन ने तर्क दिया कि मूल्य शुद्ध कटौती से प्राप्त किया जा सकता है और उन्होंने इसे एडिंगटन संख्या से संबंधित किया, ब्रह्मांड में प्रोटॉन की संख्या का उनका अनुमान।

इसने उन्हें 1929 में यह अनुमान लगाने के लिए प्रेरित किया कि सूक्ष्म-संरचना स्थिर का व्युत्क्रम लगभग नहीं किंतु ललित पूर्णांक 137 (संख्या) था।

1940 के दशक तक प्रयोगात्मक मूल्यों के लिए 1/ α  एडिंगटन के तर्कों का खंडन करने के लिए 137 से पर्याप्त रूप से विचलित।

ललित-ठाक संरचना निरंतर भौतिक विज्ञानी वोल्फगैंग पाउली को इतना अधिक प्रभावित करती है कि उन्होंने इसके महत्व को समझने के लिए मनोविश्लेषक कार्ल जंग के साथ सहयोग किया।

इसी तरह, मैक्स बोर्न का मानना ​​था कि यदि का मूल्य α भिन्न, ब्रह्मांड पतित होगा, और इस प्रकार वह α = 1/137 प्रकृति का नियम है।

क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (क्यूईडी) के सिद्धांत के प्रवर्तकों और प्रारंभिक डेवलपर्स में से एक रिचर्ड फेनमैन ने इन शब्दों में ललित-संरचना स्थिर का उल्लेख किया:

सबसे गहरा और खूबसूरत सवाल है देखे गए युग्मन स्थिरांक से संबद्ध, Template:गणित - एक वास्तविक इलेक्ट्रॉन के लिए एक वास्तविक फोटॉन को उत्सर्जित या अवशोषित करने का आयाम। यह एक साधारण संख्या है जिसे प्रयोगात्मक रूप से 0.08542455 के करीब होना निर्धारित किया गया है। (मेरे भौतिक विज्ञानी मित्र इस संख्या को नहीं पहचानेंगे, क्योंकि वे इसे इसके वर्ग के व्युत्क्रम के रूप में याद रखना पसंद करते हैं: लगभग 137.03597 अंतिम दशमलव स्थान में लगभग 2 की अनिश्चितता के साथ। यह तब से एक रहस्य बना हुआ है जब से इसकी खोज की गई थी। पचास साल पहले, और सभी अच्छे सैद्धांतिक भौतिकविदों ने इस संख्या को अपनी दीवार पर लगा दिया और इसके बारे में चिंता की।)

तुरंत आप जानना चाहेंगे कि युग्मन के लिए यह संख्या कहां से आती है: क्या यह पाई से संबंधित है या शायद प्राकृतिक लघुगणक के आधार से? किसी को नहीं मालूम। यह भौतिकी के सबसे बड़े रहस्यों में से एक है: एक जादुई संख्या जो हमारे पास आती है और मनुष्य इसे नहीं समझते हैं। आप कह सकते हैं कि "भगवान के हाथ" ने वह संख्या लिखी है, और "हम नहीं जानते कि उसने अपनी पेंसिल को कैसे आगे बढ़ाया।" हम जानते हैं कि इस संख्या को बहुत सटीक रूप से मापने के लिए प्रयोगात्मक रूप से किस प्रकार का नृत्य करना है, लेकिन हम यह नहीं जानते कि इस संख्या को बाहर निकालने के लिए कंप्यूटर पर किस प्रकार का नृत्य किया जाए - इसे गुप्त रूप से डाले बिना!

— आर.पी. फेनमैन

इसके विपरीत, सांख्यिकीविद आई. जे. गुड ने तर्क दिया कि अंकमौलिक व्याख्या केवल तभी स्वीकार्य होगी यदि यह अच्छे सिद्धांत पर आधारित हो जो अभी तक ज्ञात नहीं है किन्तु प्लेटोनिक आदर्श के अर्थ में उपस्थित है।

इस आयाम रहित स्थिर के लिए गणितीय आधार खोजने का प्रयास वर्तमान समय तक जारी रहा है। यद्यपि, भौतिकी समुदाय द्वारा कभी भी कोई संख्यात्मक व्याख्या स्वीकार नहीं की गई है।

21वीं सदी की शुरुआत में, स्टीफन हॉकिंग सहित कई भौतिकविदों ने अपनी पुस्तक समय का संक्षिप्त इतिहास में मल्टीवर्स के विचार की खोज प्रारंभ की, और फाइन-स्ट्रक्चर स्थिर कई सार्वभौमिक स्थिरों में से था जिसने फाइन-ट्यून के विचार का सुझाव दिया।

उद्धरण

α के बारे में रहस्य वास्तव में एक दोहरा रहस्य है: पहला रहस्य - इसके संख्यात्मक मान α ≈ 1/137 की उत्पत्ति - को दशकों से पहचाना और चर्चा की गई है। दूसरा रहस्य - इसके डोमेन की सीमा - आम तौर पर अपरिचित है।

— एम.एच. मैकग्रेगर(2007)

जब मैं मरूंगा तो शैतान से मेरा पहला प्रश्न होगा: स्थिर संरचना का अर्थ क्या है?

— वोल्फगैंग पाउली

यह भी देखें

• आयाम रहित भौतिक स्थिर
• विद्युत स्थिर
• हाइपरफाइन संरचना
• प्लैंक स्थिर
• प्रकाश की गति

बाहरी कड़ियाँ

• Adler, Stephen L. (1973). "Theories of the fine structure constant α[[Category: Templates Vigyan Ready]]" (PDF). Atomic Physics. Vol. 3. pp. 73–84. doi:10.1007/978-1-4684-2961-9_4. ISBN 978-1-4684-2963-3. {{cite book}}: URL–wikilink conflict (help)
• "The fine structure constant". Introduction to the constants for nonexperts. National Institute of Standards and Technology. (adapted from the Encyclopædia Britannica, 15th ed. by NIST)
• "CODATA recommended value of α[[Category: Templates Vigyan Ready]]" (PDF). 2010. Archived (PDF) from the original on 2008-02-16. {{cite web}}: URL–wikilink conflict (help)
• Physicists Nail Down the ‘Magic Number’ That Shapes the Universe (Natalie Wolchover, Quanta magazine, December 2, 2020). The value of this constant is given here as 1/137.035999206 (note the difference in the last three digits). It was determined by a team of four physicists led by Saïda Guellati-Khélifa at the Kastler Brossel Laboratory in Paris.
• "Quotes about the fine structure constant". Good Reads.
• "Fine structure constant". Eric Weisstein's World of Physics – via scienceworld.wolfram.com.
• Barrow, J.D.; Webb, John K. (June 2005). "Inconstant constants". Scientific American.
• Eaves, Laurence (2009). "The fine structure constant". Sixty Symbols. Brady Haran for the University of Nottingham.