Feinstrukturkonstante

Die Feinstrukturkonstante, oft mit α bezeichnet, ist eine dimensionslose Zahl, die die Stärke der elektromagnetischen Wechselwirkung angibt. In der SI-Einheit wird sie defini als α = e^2/(4π ε0 ħ c). In anderen Einheitensystemen lässt sich dieselbe Größe äquivalent ausdrücken. Als Kopplungskonstante tritt α insbesondere in der Quanten-Elektrodynamik (QED) und in feinstrukturellen Korrekturen atomarer Spektren auf.

Wert und Größenordnung: α ≈ 1/137,035 999 084..., was äquivalent zu α ≈ 7,297 352 569 × 10^-3 ergibt. Die genaue Zahl wird durch präzise Messungen der Elektroneneigenschaften und der QED bestätigt.

Bedeutung: α bestimmt die Stärke elektromagnetischer Wechselwirkungen. In der Spektralphysik erklärt sie die Feinstruktur der Wasserstofflinien durch relativistische und spinabhängige Effekte. In der Theorie der Quanten-Elektrodynamik dient α als Kleinteilungsparameter in Reihenentwicklungen, wodurch hochpräzise Vorhersagen möglich sind, etwa der Lamb-Shift oder die Anomalie des Elektroneng-Faktors (g-2).

Historisch stammt der Name aus der Untersuchung der Feinstruktur von Spektrallinien; die Größenordnung ergibt sich aus relativistischen und spinabhängigen Effekten. Der Wert gilt als fundamentale Naturkonstante und wird als konstant in Raum und Zeit betrachtet; aktuelle Experimente suchen nach möglichen, sehr kleinen Abweichungen, bislang ohne eindeutigen Nachweis.