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大約一年前，有一條科學(xué)新聞曾經(jīng)引起媒體的小小轟動(dòng)，那就是澳大利亞新南威爾斯大學(xué)的科學(xué)家通過對來自遙遠(yuǎn)的類星體的光譜數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)宇宙早期的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)可能比現(xiàn)在的小大約一百萬分之七左右。這一發(fā)現(xiàn)，如果被進(jìn)一步證實(shí)，將對理論物理的前沿研究產(chǎn)生重大的影響。那么到底什么是精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)？為什么它的改變會(huì)如此的轟動(dòng)效應(yīng)？
簡單的說，精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)是一個(gè)純數(shù)，它沒有量綱，通常用希臘字母 α 表示。它的數(shù)值約等于1/137，更確切的數(shù)值是1/ α =137.03599976，或=0.007297352533（不確定量在最后兩位上）。事實(shí)上，它可以表示成其它幾個(gè)更為大家熟知的常數(shù)的組合：
α=(e^2)/(2ε0*h*c)
其中 e 是電子的電荷， ε0 是真空介電常數(shù)， h 是普朗克常數(shù)， c 是真空中的光速。那么這個(gè)常數(shù)究竟從何而來，為什么被稱為精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)？在物理上又有什么意義呢？這得從光譜慢慢說起。
第一個(gè)對氫原子光譜作出成功解釋的，是尼爾斯·玻爾于1913年發(fā)表的氫原子模型。在這個(gè)模型中，玻爾大膽地假設(shè)，電子只在一些具有特定能量的軌道上繞核作圓周運(yùn)動(dòng)，這些特定的能量稱為電子的能級。當(dāng)電子從一個(gè)能級跳到另一個(gè)能級時(shí)，會(huì)吸收或發(fā)射與能級差相對應(yīng)的光量子。玻爾從這兩個(gè)假設(shè)出發(fā)，成功地解釋了氫原子光譜線的分布規(guī)律。 翻譯公司 (責(zé)任編輯：世博翻譯公司) |