精細結構常數是自然界的一個基本常數，其測量在物理學中至關重要。最近，維也納大學的研究人員發現了一種測量它的獨特方法。1/137的數值也被稱為精細結構常數，被認為是物理學中的一個關鍵數字。它在原子和粒子物理學中發揮著重要作用。

在物理學中，精細結構常數（fine structure constant）其數值約為1/137（實際上，精細結構常數的精確值是：0.007297351+/-0.000000006，或1/137.03599913），是表徵基本帶電粒子之間電磁相互作用強度的基本物理常數。

一個光源（左）將一束光送過一種特殊的材料，它改變了偏振的方向–通過一個由精細結構常數決定的角度。資料來源：Tatiana Lysenko / TU Wien

雖然傳統上精細結構常數是通過計算和對其他物理量的測量來間接測量的，但維也納大學的研究人員已經開發出一種實驗，可以以角度的形式直接測量精細結構常數。

精細結構常數描述了電磁作用的強度。它表明帶電粒子（如電子）對電磁場的反應有多強烈。如果精細結構常數有一個不同的值，我們的宇宙將看起來完全不同–原子將有不同的大小，所以所有的化學將以不同的方式工作，而恆星中的核聚變也將完全不同。

一個被廣泛討論的問題是精細結構常數是否真的是常數，或者它是否有可能在幾十億年中稍微改變其數值。

“大多數重要的物理常數都有一個特定的單位–例如，光速，它可以用米/秒的單位來表示，”來自維也納大學固體物理研究所的安德烈-皮門諾夫教授說。”這與精細結構常數不同。它沒有單位，只是一個數字–因此它是無尺寸的。”

但是，通常在測量精細結構時，必須測量具有不同物理單位的各種量，然後從這些結果中推斷出精細結構常數的值。”另一方面，在我們的實驗中，精細結構常數本身變得直接可見，”安德烈-皮門諾夫說。

一束激光被線性偏振–光線正好在垂直方向上振盪。然後光束照射到一層只有幾納米厚的特殊材料上，這種材料具有改變光的偏振方向的特性。

“一種材料旋轉激光束的偏振，就其本身而言，沒有什麼不尋常。不同的材料都能做到這一點；材料層越厚，激光的偏振就越能旋轉。但我們在這里處理的是一個完全不同的效果，”皮門諾夫教授解釋說。”在我們的案例中，偏振不是連續旋轉的–它是跳躍的。”

當穿過薄膜時，光的偏振方向進行了一次量子跳躍。通過後，光波在一個與之前不同的方向上振盪。而當計算這個跳躍的大小時，一個驚人的結果出現了：這個角度變化的量子正是精細結構常數。

我們因此可以直接接觸到一些相當不尋常的東西：一個旋轉量子。精細結構常數作為一個角度立即變得可見。