ライマンアルファ

ライマンアルファ（Lyman -α）は、ライマン系列の水素（または、より一般的には、任意の一電子原子）のスペクトル線である。原子電子がn  = 2軌道から基底状態（n = 1）に遷移するときに放出される 。ここで、nは主量子数である。水素では、その波長は1215.67オングストローム（121.567 nmまたは1.215 67 × 10 ⁻⁷  m）、これは約2.47 × 10 ¹⁵  Hzは、ライマンアルファを電磁スペクトルの紫外線(UV) 部分に位置付けます。より具体的には、ライマンアルファは真空紫外線(VUV) に位置し、空気中での強い吸収が特徴です。

スピン軌道相互作用により、ライマンα線は1215.668オングストロームと1215.674オングストロームの波長を持つ微細構造二重線に分裂する。 ^{[1]これらの成分はそれぞれLy-α} _3/2とLy-α _1/2と呼ばれる。

摂動 ハミルトニアンの固有状態は、軌道角運動量lだけではなく、電子の全角 運動量 jで表されます。n  = 2、l = 1 の軌道では、 j  =  ⁠ の 2 つの状態が考えられます。 1/2⁠そしてj  =  ⁠3/2⁠、スペクトル二重線が生じる。j =  ⁠ 3/2⁠状態はより高いエネルギーを持ち、 遷移先のn = 1 状態からエネルギー的に離れています。したがって、 j  =  ⁠3/2⁠状態は、二重線内のよりエネルギーの高い（波長が短い）スペクトル線と関連している。^[2]

水素ライマンアルファ放射は空気によって強く吸収されるため、実験室で観測するには真空分光システムを使用する必要があります。同じ理由から、ライマンアルファ天文学は、赤方偏移によって線が地球の大気圏 を貫通する非常に遠方の源を観測する場合を除き、通常は衛星搭載機器によって行われます。

この線は反水素でも観測されている。^[3]実験の不確かさの範囲内で、測定された周波数は水素の周波数と等しく、量子電磁力学の予測と一致している。