os físicos adoram números mas tem um especial que tira o sono de muitos deles 0,007 2973 5256 aproximadamente 1 so 137 essa constante conhecida como constante de estrutura fina aparece em praticamente todas as equações da física quântica mas ainda não sabemos exatamente porquê diferente da velocidade da luz ou da Constante gravitacional 1 sobre 137 é um mistério tão provocante que até os fundadores da mecânica quântica ficaram obcecados por ele então vamos ver porque esse número é tão importante e o que ele realmente significa a descoberta dessa constante começou lá atrás em 1887 com Albert michelson
e Edward morley eles estavam tentando medir o espectro do átomo de hidrogênio e perceberam que algo não batia nas energias medidas como em grande parte da mecânica quântica tudo começou quando os cientistas estava observando a luz que é produzida quando os elétrons nos átomos mudam de níveis de energia esse processo faz com que sejam emitidos fótons com energias específicas e a gente vê como linhas espectrais Picos Claros na luz quando a dividimos em um espectro com diferentes comprimentos de onda por exemplo o hidrogênio tem um espectro característico átomos de hidrogênio emitem luz apenas com essas
energias específicas o que resulta em um padrão único de linhas espectrais outros elementos por sua vez TM suas próprias linhas espectrais explicar as linhas espectrais foi crucial para o avanço da mecânica quântica um dos primeiros grandes sucessos foi o modelo de B que explicou as linhas do hidrogênio depois veio a equação de scher que ajudou a entender elementos mais pesados Mas nem tudo eram flores conforme nossos instrumentos de medição ficavam mais precisos percebemos que essas linhas espectrais que a gente pensava ser únicas estavam na verdade um pouco fora dos valores calculados Além disso cada linha
única se revelava composta por duas linhas com energias quase idênticas mas não exatamente iguais mais tarde em 19 16 Arnold sommerfeld incluiu os efeitos relativísticos da relatividade de Einstein encontrou a diferença de energia entre as linhas finas daí o nome constante de estrutura fina e era sempre um múltiplo de um número específico o quadrado da carga do elétron dividido por 4 x Pi vezes a permissividade do vácuo vezes a constante de planque reduzida vezes a velocidade da luz que tem como resultado um valor aproximado de 1 so 137 então a gente não sabe de onde
surgiu esse número mas ele é realmente importante absolutamente Sim esse número continua aparecendo em várias equações que governam a luz e a matéria sem ele nada seria como é por exemplo a energia repulsiva entre dois elétrons é 137 vezes menor do que a de um fóton com comprimento de onda igual à distância entre os elétrons e a velocidade orbital de um elétron no estado fundamental do modelo de B do átomo de hidrogênio é 137 vezes menor do que a velocidade da luz a energia desse elétron no estado fundamental também é menor do que a energia
de repouso do elétron por um fator de 137 a qu a constante de estrutura fina quantifica a força do eletromagnetismo uma das forças fundamentais se o valor dessa constante fosse um pouco diferente a vida como conhecemos não existiria se Alfa fosse maior ou menor alteraria a ligação dos elétrons aos núcleos mudando o tamanho dos átomos e consequentemente toda a química atualmente Alfa tem um valor que permite que os átomos sejam estáveis e as reações químicas aconteçam e aqui que entre os acoplamentos que basicamente seria a interação de duas coisas que no nosso caso átomos quando
duas partículas se aproximam elas podem interagir de várias maneiras que podemos visualizar com diagramas de fean essas interações dependem de outros fatores como posição momento spins cargas massas etc quando Alfa é elevado ao quadrado surge com a probabilidade básica de um elétron emitir ou absorver um fotton O que torna tão fascinante é o motivo de ela ser adimensional ou seja não tem dimensão e assim não depende de unidades de medida é como o pi um número puro essas características torna única entre outras constantes físicas que geralmente precisam de definições de unidades como metro segundo ou
kilograma por isso essa constante é um candidato ideal para mensagens à civilizações alienígenas não teríamos a necessidade de explicar o que é kilograma metro segundo ou qualquer outra unidade de medida uma civilização Alienígena avançada poderia reconhecer que temos algum cento em eletromagnetismo física quântica e relatividade especial mas aqui temos uma observação Alfa não é tão constante quando parece ela muda com a energia da interação logo após o Big Bang essa constante era próxima de um e caiu para seu valor atual de 1 sobre 137 conforme o universo ia esfriando se esse valor fosse zero não
teríamos eletromagnetismo e sem isso nem umas de geladeiras ou átomos existiriam somos sortudos por ter essa constante do jeito que é como vimos ela define o tamanho dos átomos e permite a química necessária para a vida se Alfa fosse diferente em apenas alguns por Cent o carbono não teria se formado nas Estrelas tornando a vida impossível voltando ao fato dessa constante ser adimensional as unidades de medidas são fundamentais para entender muitas constantes na física pois nos dá uma base para compreender os relacionamentos que essas constantes representam por exemplo a velocidade da luz define a relação
entre distância e tempo a constante de plan estabelece a relação entre energia e tempo e a constante gravitacional correlaciona massa distância e tempo já que a constante de estrutura fina não tem dimensão a questão que surge é qual é o relacionamento que esse número representa Pode ser que ele representa a interação entre essas outras constantes fundamentais e como elas se combinam para formar a realidade que conhecemos há também a possibilidade de ser um número sem significado particular uma coincidência numérica considere por exemplo que podemos criar números adimensionais facilmente Dividindo uma massa pela outra no entanto
a constante de estrutura fina se destaca entre esses números porque ela surge repetidamente em várias áreas da física sendo o elemento essencial para a existência da matéria como a conhecemos sem a força eletromagnética que ela quantifica os átomos não se manteriam Unidos e você atravessaria outros objetos assumindo que as moléculas do seu corpo ainda estivessem juntas é essa força que permite a formação de estruturas complexas desde moléculas até galáxias alguns acham que apesar de reconhecermos a importância prática da constante de estrutura fina como uma medida que utilizamos em equações e teorias tentar atribuir um significado
profundo e específico a esse valor não pode ser produtivo esse valor pode ser apenas um entre muitos que por acaso é ideal para formação de vida no universo Afinal o fato de que todas as constantes físicas possuem os valores exatos necessários para que a vida exista pode ser apenas uma coincidência cósmica uma peculi idade que simplesmente devemos aceitar Mas isso não quer dizer que não podemos tirar proveito prático dessa constante por exemplo Como já vimos antes na eletrodinâmica quântica Alfa quantifica a força da interação eletromagnética entre partículas carregadas como elétrons e prótons isso é essencial
para calcular a probabilidade de emissão e absorção de fótons por elétrons essas interações são fundamentais para o desenvolvimento de tecnologias baseadas em lasers e dispositivos semicondutores ela também desempenha um papel crucial no efeito hol quântico um fenômeno observado em Sistemas de elétrons bidimensionais submetidos a temperaturas extremamente baixas e Campos magnéticos fortes esse efeito é vital para a definição precisa da resistência elétrica em unidades de alta precisão utilizada na metodologia para manter padrões de medição universais em espectroscopia ajuda a explicar a estrutura fina das linhas espectrais dos átomos a precisão dessas medições é vital para a
compreensão da física atômica e molecular influenciando desde a pesquisa básica até a aplicação em tecnologias como a ressonância magnética nuclear e os relógios atômicos no modelo padrão da física de partículas a constante de estrutura fina é fundamental para testar a validade das teorias que descrevem as forças fundamentais do universo medições precisas de Alfa são usadas para verificar previsões teóricas e buscar possíveis novas físicas além do modelo padrão essas aplicações práticas demonstram que embora a constante de estrutura fina seja um conceito te fundamental ela tem um impacto significativo e abrangente em diversas áreas da Ciência e
Tecnologia agora que você sabe o que é a constante de estrutura fina dá para entender Porque tantos físicos ficam obsecado por esse número é como o segredo mágico que mant o universo em equilíbrio e o mais incrível é que mesmo depois de mais de um século de estudo ainda não entendemos completamente porque um so 137 é o que é é um verdadeiro mistério da física e talvez a chave para desvendar muitos outros segredos do universo antes de finalizar tenho uma novidade para compartilhar vou criar um clube de membros para o canal mas antes de lançar
quero saber quais benefícios fariam mais sentido para vocês no comentário fixado deixe uma pesquisa rápida que vocês possam verificar os benefícios e dizer o que gostariam de ver no clube Conto com a participação de todos e se você gostou deixe sua curtida pro YouTube recomendar esse vídeo para mais pessoas muito obrigado e até a próxima C [Música]
