Feinstrukturkonstante

Physikalische Konstante
Name	Feinstrukturkonstante
Formelzeichen	${\displaystyle \alpha }$
Wert
SI	7.2973525643(11)e-3 = (137.035999177(21))−1
Unsicherheit (rel.)	1.6e-10
Bezug zu anderen Konstanten
${\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi \,\varepsilon _{0}\,\hbar \,c}}}$
Quellen und Anmerkungen
Quelle SI-Wert: CODATA 2022 (Direktlink) Der Wert gilt für jedes Einheiten­system, nicht nur SI.

Die Feinstrukturkonstante ${\displaystyle \alpha }$ ist eine dimensionslose physikalische Konstante, die die Stärke der elektromagnetischen Wechselwirkung angibt. Sie wurde 1916 von Arnold Sommerfeld bei der theoretischen Erklärung der Aufspaltung (Feinstruktur) von Spektrallinien im Spektrum des Wasserstoffatoms eingeführt,^[1] daher wird sie auch Sommerfeld-Konstante oder Sommerfeldsche Feinstrukturkonstante genannt.

Die Sommerfeld-Konstante ${\displaystyle \alpha }$ ist zu unterscheiden vom Sommerfeld-Koeffizienten ${\displaystyle \gamma }$, der die Wärmekapazität des Elektronengases bestimmt.

Sommerfeld definierte die Feinstrukturkonstante ursprünglich als das Verhältnis der Bahngeschwindigkeit des Elektrons im Grundzustand des Bohrschen Wasserstoffatoms zur Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.^[2]

In der Quantenelektrodynamik steht die Feinstrukturkonstante für die Stärke, mit der das Austauschteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung, das Photon, an ein elektrisch geladenes Elementarteilchen, zum Beispiel ein Elektron, koppelt. Daher ist sie die elektromagnetische Kopplungskonstante, die bestimmt, wie stark die (abstoßenden oder anziehenden) Kräfte zwischen elektrisch geladenen Teilchen sind und wie schnell die elektromagnetisch verursachten Prozesse, z. B. die spontane Emission von Licht, ablaufen.

1. ↑ Arnold Sommerfeld: Zur Quantentheorie der Spektrallinien. In: Annalen der Physik. Band 4, Nr. 51, 1916, S. 51–52 (hathitrust.org).  Gleichung 12a, "rund ${\displaystyle 7\cdot 10^{-3}}$"
2. ↑ Arnold Sommerfeld: Atombau und Spektrallinien. Braunschweig: Friedr. Vieweg & Sohn, 2. Auflage, 1921, S. 241–242, Gleichung 8. online "Das Verhältnis ${\displaystyle v_{1}/c}$ nennen wir ${\displaystyle \alpha }$."