Лайман-альфа , обычно обозначаемый Ly-α , представляет собой спектральную линию водорода (или, в более общем смысле, любого одноэлектронного атома ) в серии Лаймана . Он испускается, когда атомный электрон переходит с орбитали n = 2 в основное состояние ( n = 1), где n — главное квантовое число . В водороде его длина волны 1215,67 ангстрем (121,567 нм или1,21567 × 10-7 м ) , что соответствует частоте около2,47 × 10 15 Гц помещает Лайман-альфа в ультрафиолетовую (УФ) часть электромагнитного спектра. Точнее, Ly-α находится в вакуумном УФ (ВУФ), характеризующемся сильным поглощением на воздухе .
Из-за спин-орбитального взаимодействия линия Лайман-альфа распадается на дублет тонкой структуры с длинами волн 1215,668 и 1215,674 ангстрем. [1] Эти компоненты называются Ly-α 3/2 и Ly-α 1/2 соответственно.
Собственные состояния возмущенного гамильтониана обозначаются полным угловым моментом j электрона, а не только орбитальным угловым моментом l . На орбитали n = 2, l = 1 возможны два состояния с j = 1/2 и j = 3/2 , что приводит к спектральному дублету. j = 3/2Состояние имеет более высокую энергию и поэтому энергетически дальше от состояния n = 1, в которое оно переходит. Таким образом, j = 3/2Состояние связано с более энергичной (имеющей более короткую длину волны) спектральной линией в дублете. [2]
Поскольку водородное Лайман-альфа-излучение сильно поглощается воздухом, его наблюдение в лаборатории требует использования вакуумных спектроскопических систем. По той же причине астрономия Лайман-альфа обычно выполняется с помощью спутниковых инструментов, за исключением наблюдения чрезвычайно удаленных источников, красное смещение которых позволяет линии проникать в атмосферу Земли .
Линия наблюдалась и в антиводороде . [3] В пределах экспериментальных погрешностей измеренная частота равна частоте водорода, что согласуется с предсказаниями квантовой электродинамики .