精細結構常數英文解釋翻譯、精細結構常數的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 fine structure constant

分詞翻譯：

精細的英語翻譯：

【計】 fine

結構的英語翻譯：

frame; structure; composition; configuration; construction; fabric; mechanism
【計】 frame work
【醫】 constitution; formatio; formation; installation; structure; tcxture

常數的英語翻譯：

constant; invariable
【計】 C
【化】 constant
【醫】 constant
【經】 constant

專業解析

精細結構常數（Fine Structure Constant）是物理學中一個關鍵的無量綱常數，用希臘字母 (alpha) 表示。它描述了電磁相互作用的強度，是量子電動力學（QED）和粒子物理标準模型中的基本參數。以下是其詳細解釋：

1.定義與數值

精細結構常數定義為： $$ alpha = frac{e}{4pivarepsilon_0 hbar c} $$ 其中：

(e) 是基本電荷（電子電荷），
(varepsilon_0) 是真空介電常數，
(hbar) 是約化普朗克常數，
(c) 是光速。其數值約為1/137.035999084(21)，是自然界中最著名的無量綱常數之一。

2.物理意義

電磁相互作用強度：(alpha) 表征帶電粒子（如電子）與電磁場耦合的強度。例如，在氫原子中，電子能級的精細結構分裂（如譜線分裂）與 (alpha) 成正比。
自然界的标度：作為無量綱數，(alpha) 不依賴單位制，反映了宇宙基本相互作用的固有強度。理查德·費曼稱其為“物理學中最大的謎題之一”。

3.在量子電動力學（QED）中的角色

在QED中，(alpha) 是微擾理論展開的耦合常數。物理過程（如電子-光子散射）的概率計算直接依賴于 (alpha) 的幂次，例如：

首階過程：(propto alpha)
高階修正：(propto alpha, alpha, ldots) 其精确值通過實驗測定（如電子反常磁矩），驗證了QED理論的準确性。

4.宇宙學與常數不變性

(alpha) 是否隨時間變化是宇宙學的重要課題。目前觀測（如原子鐘、遙遠類星體光譜）表明，在 (10^{15}) 年尺度内，(alpha) 的變化不超過 (10^{-17}) 量級/年，支持基本物理常數的穩定性。

5.重要性總結

統一理論的試金石：(alpha) 的值與弱電、強相互作用耦合常數的關聯，是大統一理論（GUT）的關鍵約束。
精密測量的基準：原子物理、粒子物理實驗中，(alpha) 的測定精度直接影響基本物理定律的檢驗。

參考文獻

NIST: Fine Structure Constant
Wikipedia: 精細結構常數
Stanford Encyclopedia: 物理常數的哲學意義
Particle Data Group: 基本常數綜述

網絡擴展解釋

精細結構常數是物理學中描述電磁相互作用強度的基本無量綱常數，常用符號α表示。以下從多個角度綜合解釋其内涵：

一、定義與公式

精細結構常數的數學表達式為： $$ α = frac{e}{4πε₀ħc} $$ 其中：

( e ) 是元電荷（電子電荷量）；
( ε₀ ) 是真空介電常數；
( ħ ) 是約化普朗克常數（( ħ = h/2π )）；
( c ) 是真空中的光速。

該公式表明α綜合了電荷、量子效應和相對論效應，其數值約為( 1/137.036 )。

二、物理意義

電磁相互作用強度：α直接反映電磁力的耦合強度，數值越小表示相互作用越弱。
速度比值：在玻爾模型中，α等于電子第一軌道速度與光速的比值（( v/c ≈ 1/137 )）。
無量綱特性：通過量綱分析可驗證α是無單位的純數，這一特性使其成為自然界基本常數的核心參數。

三、科學意義

量子電動力學基石：α是QED理論的核心參數，用于計算電磁相互作用中的微擾修正，例如蘭姆位移和反常磁矩。
統一理論探索：α的數值穩定性（不隨能量尺度顯著變化）引發了對物理常數本質的深層讨論，部分理論試圖将其與其他作用力常數關聯。
光譜學應用：曆史上通過氫原子光譜的精細結構分裂發現該常數，其名稱也源于此。

四、延伸讨論

有研究嘗試從幾何或拓撲角度解釋α的數值，例如将其與基本粒子的空間結構關聯，但目前尚未形成共識。其精确測量值（約1/137.035999084）仍是物理學未解之謎之一。

如需進一步了解實驗測量方法或理論推導細節，可參考量子電動力學教材或光譜學文獻。