Constante de structure fine

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La constante de structure fine, représentée par la lettre grecque α, régit la force électromagnétique qui assure la cohérence des atomes et des molécules. Elle fut proposée en 1916 par le physicien Arnold Sommerfeld.

C’est une constante sans dimension, sa valeur communément admise est de :

$\alpha = 7.297 352 568(24) \times 10^{-3}$

$\alpha = \frac{1}{137.035 999 11(46)} \$

Elle est définie comme suit :

$\alpha = \frac{q^2}{\hbar c 4 \pi \epsilon_0} \ = \frac{q^2}{2 \epsilon_0 h c}$

Où $q \$ est la charge électrique élémentaire, $\hbar = h/(2 \pi) \$ est la constante de Planck réduite, $c \$ est la vitesse de la lumière dans le vide, et $\epsilon_0 \$ la permittivité du vide. Pour simplifier l'écriture, on note en général ${e^2} = \frac{q^2}{4 \pi \epsilon_0}$ et donc :

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

[modifier] Interprétation physique

Historiquement, la première interprétation de cette constante est le rapport entre la vitesse d’un électron sur la première orbite circulaire du modèle atomique de Bohr et la vitesse de la lumière dans le vide.

Dans la théorie de l’électrodynamique quantique, elle représente la force de l'interaction entre les électrons et les photons. Sa valeur ne peut pas être déduite par la théorie, mais uniquement par l’expérience.

Une nouvelle valeur a été mesurée en 2006 par une équipe de l'université d'Harvard, dirigée par Gerald Gabrielse. (Source : New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron g Value and QED, Phys. Rev. Lett. 97 030802)