¿Cuál es la mejor explicación para la existencia de la constante de estructura fina?

Tengo, quizás, un enfoque diferente. La constante de estructura fina es igual al cuadrado de la relación entre las dos unidades fundamentales de carga. Es un número antiguo que no se ha derivado de las matemáticas puras (a diferencia de, por ejemplo, [math] \ pi [/ math], que aparece en toda la física pero puede derivarse directamente de las matemáticas). Determinar por qué la constante de estructura fina tiene el valor que tiene desbloqueará una gran cantidad de información sobre por qué el electromagnetismo es como es.

Las unidades de Planck son un conjunto de unidades en el que varias constantes fundamentales, incluida la velocidad de la luz, la constante gravitacional, la constante de Planck y la constante de Coulomb tienen valores numéricos de 1. La unidad de carga en este conjunto de unidades se llama Planck cargar, y es igual a

[matemáticas] q_p = \ sqrt {4 \ pi \ epsilon_0 \ hbar c} = 1.88 \ cdot 10 ^ {- 18} C [/ matemáticas]

Por el enfoque constante fundamental, esta es una unidad de carga tan fundamental como puede obtener.

Podría decirse que hay otra unidad fundamental de carga: [matemáticas] e [/ matemáticas], la carga del electrón. Dado que la carga (a diferencia de la masa / energía) está cuantificada de manera muy estricta, cualquier objeto cargado que verá tendrá una carga igual a un múltiplo entero de [math] e [/ math]. Esto tiene un valor de

[matemáticas] e = 1.60 \ cdot 10 ^ {- 19} C [/ matemáticas]

La constante de estructura fina (que surge en una variedad de problemas cuánticos / electromagnéticos) es igual a

[matemáticas] \ alpha = \ frac {e ^ 2} {4 \ pi \ epsilon_0 \ hbar c} [/ matemáticas]

Probablemente puedas reconocer eso como el cuadrado de la razón de nuestras dos cargas fundamentales. Es curioso cómo funcionan las cosas.

NOTA: ¡Gracias Giordon Stark por su ayuda para hacer que las matemáticas se vean bien!

     

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La constante de estructura fina generalmente se define como el límite bajo de energía de la constante de acoplamiento electromagnético, que es una medida de su intensidad de campo. Se ha encontrado en muchos procesos físicos, por lo que una mejor explicación sería discutible. Heyrovska, R. y Narayan, S. encontraron una explicación geométrica simple del átomo de hidrógeno en 2005. “Constante de estructura fina, momento magnético anómalo, factor de relatividad y la proporción áurea que divide el radio de Bohr”, arXiv: 0509207. Su trabajo se extendió a un valor más preciso:

α es la constante de estructura fina , φ es la proporción áurea , A es el ápice dorado de la Gran Pirámide y K es la constante circunscrita del polígono. ACTUALIZACIÓN DE CODATA 2016: 137.035 999 160 (33). Sherbon, MA “Constante de estructura fina de la geometría de la proporción áurea”, International Journal of Mathematics and Physical Sciences Research , 5, 2, 89-100 (2018).

https://www.researchgate.net/pro

Cada fuerza mediada por una partícula spin 1 tiene una estructura fina constante.

El modelo estándar de física de partículas tiene 3 fuerzas de esta forma y 3 constantes de estructura fina.

Las constantes de estructura fina miden cuán fuertemente interactúa esa fuerza. Si la fuerza es fuerte, entonces la constante de estructura fina es ~ = 1. Si la fuerza es débil, la constante de estructura fina es << 1.

Que exista un adimensional (es decir, un número puro) como una propiedad de la teoría nos da una pista de que la naturaleza tiene parámetros reales que no son simplemente elecciones de unidades, sino que deben explicarse por dinámicas reales.

Es la constante de acoplamiento que determina la fuerza de la interacción entre electrones y protones.

Constante de acoplamiento que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética entre partículas cargadas elementales y tiene el mismo valor numérico en todos los sistemas de unidades.

Esta es la relación observada de otras constantes y se utiliza para describir las fuerzas de interacción electromagnética.

No necesitamos explicar su existencia. Es un fenómeno observado. De nuevo, una relación entre otras constantes.

¿Quizás deberías preguntarte cuál es su significado? Pero esa es una pregunta diferente y digna de su propia entrada en Quora.

Lo que está oculto por las expresiones o fórmulas para la constante de estructura fina es la relación de r y λ , o rango [entre dos cuerpos en el potencial] y span [entre dos ondas en la acción]. Entre las relaciones de Coulomb y de Broglie (o de Planck, ya sea de acción virtuosa o real), la ola es aproximadamente 137 veces mayor que el brazo. Para cualquier interacción, la envergadura es inversamente proporcional al potencial que almacena. Por lo tanto, para el color en lugar de la carga, las ondas gluónicas son mucho más pequeñas.

No, no hay forma de predecir, actualmente, el valor de ninguna de las constantes adimensionales, que incluye todas las masas de descanso de fermiones / masa de Planck y la constante de estructura fina. Tal vez eso cambie, pero sospecho que no, si se establecen por razones antrópicas: Universo afinado.

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