Lyman-alfa

Línea espectral del hidrógeno en la serie de Lyman

Lyman-alfa , típicamente denotada por Ly-α , es una línea espectral del hidrógeno (o, más generalmente, de cualquier átomo de un electrón ) en la serie de Lyman . Se emite cuando el electrón atómico pasa de un orbital n = 2 al estado fundamental ( n = 1), donde n es el número cuántico principal . En el hidrógeno, su longitud de onda de 1215,67 angstroms (121,567 nm o1.215 67 × 10 ⁻⁷ m ), correspondiente a una frecuencia de aproximadamente2,47 × 10 ¹⁵ Hz , sitúa a Lyman-alfa en la parte ultravioleta (UV) del espectro electromagnético. Más específicamente, Ly-α se encuentra en la parte ultravioleta del vacío (VUV), caracterizada por una fuerte absorción en el aire .

Estructura fina

Debido a la interacción espín-órbita , la línea Lyman-alfa se divide en un doblete de estructura fina con longitudes de onda de 1215,668 y 1215,674 angstroms. ^[1] Estos componentes se denominan Ly-α _3/2 y Ly-α _1/2 , respectivamente.

Los estados propios del hamiltoniano perturbado están etiquetados por el momento angular total j del electrón, no solo por el momento angular orbital l . En el orbital n = 2, l = 1, hay dos estados posibles, con j = ⁠ 1/2⁠ y j = ⁠3/2⁠ , lo que da como resultado un doblete espectral. El j = ⁠3/2⁠ El estado tiene una energía más alta y, por lo tanto, está energéticamente más alejado del estado n = 1 al que está en transición. Por lo tanto, el j = ⁠3/2El estado está asociado con la línea espectral más energética (que tiene una longitud de onda más corta) en el doblete. ^[2]

Observación

Como la radiación Lyman-alfa del hidrógeno es absorbida fuertemente por el aire, su observación en el laboratorio requiere el uso de sistemas espectroscópicos de vacío. Por la misma razón, la astronomía Lyman-alfa se lleva a cabo habitualmente con instrumentos a bordo de satélites, excepto para observar fuentes extremadamente distantes cuyos desplazamientos al rojo permiten que la línea penetre en la atmósfera terrestre .

La línea también se observó en antihidrógeno . ^[3] Dentro de las incertidumbres experimentales, la frecuencia medida es igual a la del hidrógeno, de acuerdo con las predicciones de la electrodinámica cuántica .

Véase también

Referencias

^ Kramida, Alexander; Ralchenko, Yuri (1999), Base de datos de espectros atómicos del NIST, Base de datos de referencia estándar del NIST 78, Instituto Nacional de Estándares y Tecnología , consultado el 27 de junio de 2021
^ Draine, Bruce T. (2010). Física del medio interestelar e intergaláctico. Princeton, NJ: Princeton University Press . pág. 83. ISBN 978-1-4008-3908-7.OCLC 706016938 .
^ Ahmadi, M.; et al. (22 de agosto de 2018). "Observación de la transición Lyman-α 1S–2P en antihidrógeno". Nature . 560 (7720): 211–215. doi : 10.1038/s41586-018-0435-1 . PMC 6786973 . PMID 30135588.

[1] Kramida, Alexander; Ralchenko, Yuri (1999), Base de datos de espectros atómicos del NIST, Base de datos de referencia estándar del NIST 78, Instituto Nacional de Estándares y Tecnología , consultado el 27 de junio de 2021

[2] Draine, Bruce T. (2010). Física del medio interestelar e intergaláctico. Princeton, NJ: Princeton University Press . pág. 83. ISBN 978-1-4008-3908-7.OCLC 706016938 .

[3] Ahmadi, M.; et al. (22 de agosto de 2018). "Observación de la transición Lyman-α 1S–2P en antihidrógeno". Nature . 560 (7720): 211–215. doi : 10.1038/s41586-018-0435-1 . PMC 6786973 . PMID 30135588.