Grunnleggende fysisk konstant

En grunnleggende fysisk konstant er en dimensjonsløs fysisk konstant og har derfor samme verdi i ethvert system av enheter. Det gjør disse fysiske konstantene til de eneste strengt universelle konstantene (selv om begrepet grunnleggende konstanter noen ganger brukes på fysiske konstanter som ikke er strengt universelle og avhenger av typen enhetssystem som er valgt).

Forskjellen mellom fysiske konstanter og matematiske konstanter

Selv om både matematiske konstanter og fundamentale fysiske konstanter er dimensjonsløse og derfor uavhengige av enhetssystemet, skiller sistnevnte seg fra førstnevnte ved at de bare kan bestemmes ved eksperiment og ikke kan uttrykkes i form av matematiske konstanter.

Problemet med antall grunnleggende fysiske konstanter

Antall uavhengige grunnleggende fysiske konstanter reflekterer vitenskapelige fremskritt, og dermed har visse fremskritt innen teoretisk fysikk vist at visse grunnleggende konstanter egentlig er kombinasjoner av andre fysiske konstanter og derfor har disse fremskrittene redusert antall fysiske konstanter. På den annen side vokser listen over grunnleggende konstanter når et nytt eksperiment finner et nytt forhold mellom fysiske fenomener. Antall uavhengige fundamentale fysiske konstanter er et åpent spørsmål.

Fysikere streber etter å etablere mer elegante teorier som kan redusere observerte fenomener til tidligere kjente fenomener, noen ganger viser de teoretiske arbeidene at det er mulig å redusere antall grunnleggende prinsipper og konstanter som trengs for å forklare fenomenene. Antall fysiske konstanter avhenger av enhetssystemet, av den grunn bruker teoretiske fysikere vanligvis det naturlige enhetssystemet (eller Planck-systemet av enheter) der antallet fysiske konstanter er minimalt, siden de eneste fysiske konstantene som vises i naturlige enheter er nettopp de grunnleggende fysiske konstantene. Videre, i systemer med naturlige enheter, viser alle fysiske størrelser seg å være dimensjonsløse.

I dagens kunnskapstilstand, etter oppdagelsen av at nøytrinoer er utstyrt med masse og ser bort fra vinkelen θ, gjør John Baez (2002) det klart at standardmodellen krever 25 grunnleggende konstanter for å forklare fysiske fenomener, spesifikt:

Finstrukturen konstant .
Den sterke koblingskonstanten .
Forholdet mellom massen av forskjellige fundamentale partikler og Planck-massen : seks forhold for massene til de seks typene kvarker (u, d, c, s, t, b), seks forhold for massene til leptonene (e , μ, τ, ν e , ν μ , ν τ ), en kvotient for Higgs-bosonet og ytterligere to kvotienter for massebosonene til den elektrosvake teorien (W, Z).
De fire parameterne til Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-matrisen , som beskriver hvordan kvarker kan "svinge" mellom forskjellige manifolder.
Fire andre parametere i Maki-Nakagawa-Sakata-matrisen, som beskriver det samme for nøytrinoer.

Eksempler på fundamentale fysiske konstanter

Finstrukturkonstanten er involvert i å bestemme størrelsen på den elektromagnetiske interaksjonen mellom fermioner og fotoner. Enkelt sagt forteller finstrukturkonstanten hvor sterk den elektromagnetiske interaksjonen er sammenlignet med andre. For øyeblikket forklarer ingen allment akseptert teori hvorfor den tar den verdien den gjør. Dens eksperimentelle verdi er:

\alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar c\ 4\pi \epsilon{0}}}={\frac {1}{137.03599911}}

hvor er ladningen til elektronet, er den reduserte Planck-konstanten , er lysets hastighet i vakuum, og er den dielektriske permittiviteten til vakuum. $e\$ $\hbar \$ $c\$ $\epsilon{0}\$

Eksterne lenker

Generell

Grunnleggende fysiske konstanter ved NIST
John Baez, 2002, " Hvor mange grunnleggende konstanter er det? ".
Simon Plouffe. " Et søk etter et matematisk uttrykk for masseforhold ved hjelp av en stor database. Arkivert 2007-02-19 på Wayback Machine ."
Verdier av fundamentale konstanter. CODATA , 2002.

Variasjon av grunnleggende fysiske konstanter

" Michael Murphys forskning ". Institutt for astronomi, University of Cambridge.
Webb, John K., " Endres naturlovene med tiden? ". University of New South Wales, Australia.

Artikler

Bahcall, JN, CL Steinhardt og D Schlegel, 2004 " Viler finstrukturkonstanten med kosmologisk epoke? " Astrophys. J. 600 : 520.
Martins, JAP et al., 2004, " WMAP-begrensninger på å variere α og løftet om reionisering, " Phys.Lett. B585 : 29-34.
Marion, H., et al. 2003, " Et søk etter variasjoner av fundamentale konstanter ved bruk av atomiske fonteneklokker, " Phys.Rev.Lett. 90 :150801.
Olive, KA, et al., 2002, " Constraints on the variants of the fundamental couplings " , Phys.Rev. D66 : 045022.
Uzan, JP, 2003, " De grunnleggende konstantene og deres variasjon: observasjonsstatus og teoretiske motivasjoner, " Rev.Mod.Phys. 75 :403.
Webb, JK et al., 2001, "Ytterligere bevis for kosmologisk utvikling av finstrukturkonstanten," Phys. Rev. Lett. 87 :091301.
Scientific American Magazine (utgave av juni 2005) Inkonstante konstanter – endres naturens indre virkemåte med tiden?
Planck-konstantene basert på de grunnleggende fysiske konstantene " Charles William Johnson