他の物理定数との関係
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/08/09 02:36 UTC 版)
「微細構造定数」の記事における「他の物理定数との関係」の解説
微細構造定数は α = Z 0 e 2 2 h {\displaystyle \alpha ={\frac {Z_{0}e^{2}}{2h}}} と表される。ここで、h はプランク定数、e は電気素量、Z0 は自由空間における電磁波の特性インピーダンスである。電磁相互作用の大きさを表す結合定数である電気素量を、量子論を特徴付ける普遍定数であるプランク定数で関係付けている量といえる。特性インピーダンスは複数ある電磁気量の体系のうち、どの量体系に基づいているかを決める定数である。 国際量体系 (ISQ) においては、電気定数 ε0、磁気定数 μ0、および光速度 c により Z0 = 1/ε0c = μ0c で表されるので、微細構造定数は α = e 2 4 π ϵ 0 ℏ c = μ 0 e 2 c 4 π ℏ {\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}\hbar c}}={\frac {\mu _{0}e^{2}c}{4\pi \hbar }}} となる。素粒子物理学ではしばしば c = ħ = Z0 = 1 に固定する自然単位系が用いられるので α = e 2 4 π {\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{4\pi }}} となる。 ガウス単位系は Z0 = 4π/c とする量体系に基づいているので α = e 2 ℏ c {\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar c}}} である。原子単位系では e = ħ = 1 に固定するので α = 1 c {\displaystyle \alpha ={\frac {1}{c}}} となる。
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