Nehéz nem észrevenni, hogy a természet működését leíró legkülönbözőbb fizikai elméletekben újra és újra ugyanabba a számba botlunk. Ez a 137-es.
Többféle néven is ismert, de a legérdekesebb benne az, hogy a tudomány különböző területein egymástól teljesen függetlenül bukkan fel.
A legismertebb példa a finomszerkezeti állandó. Ez egy α-val jelölt dimenziótlan szám. Ez határozza meg az elektromágneses kölcsönhatás erejét, vagyis azt, hogy az elektronok és a töltések milyen erősen hatnak egymásra. Ha felírjuk a képletét, az összekapcsolja az elemi töltést, a fénysebességet, a Planck-állandót és a vákuum permittivitását. Ennek az állandónak a számértéke nagyjából 1/137.
A finomszerkezeti állandó határozza meg lényegében az atomok méretét, az elektronok energiaszintjeit, az atomok színképvonalait, a kémiai kötések erejét, sőt még a fény tulajdonságait is, amikor az anyaggal kölcsönhatásba lép. Ha az α értéke jelentősen nagyobb lenne, az elektronok túl erősen vonzódnának az atommaghoz, és az atomok összeomlanának. Ha pedig jelentősen kisebb lenne, az elektronok csak gyengén kötődnének, így az atomok instabillá válnának.
Mindkét esetben lehetetlenné válna a ma ismert bonyolult kémia és fizika.
Aztán a 137-es szám felbukkan a kvantumelektrodinamikában is – abban az elméletben, amely a fény és a töltött részecskék kölcsönhatását írja le. Feynman számításaiban az elektron és a foton minden egyes kölcsönhatási csúcsa egy α-val összefüggő szorzót eredményez. Minél bonyolultabb a folyamat, annál magasabb hatványon szerepel az α a sorfejtésekben. Ezért a kvantumelektrodinamika előrejelzéseinek pontossága közvetlenül attól függ, mennyire pontosan ismerjük ezt a számot. Pontosan ennek köszönhető, hogy az elektron mágneses nyomatékát a tizedesvessző utáni tizenkettedik jegyig is ki tudjuk számítani.
Az atomfizikában a 137-es az energiaszintek szerkezetének, a színképvonalak úgynevezett finomszerkezetének elemzésekor jelenik meg. Ezek a Bohr-modell relativisztikus korrekciói, és az α határozza meg, hogy milyen mértékben hasadnak fel az energiaszintek. E szám nélkül a spektroszkópia teljesen másképp festene, és nem tudnánk a fényük alapján ilyen pontosan meghatározni a csillagok és galaxisok összetételét.
A cikk folytatódik – görgess le és kattints a következő gombra!
Kövesd új Facebook oldalunkat és értesülj további érdekes cikkekről:
