Lyman-alfa

Lyman-alfa , típicamente denotada por Ly-α o Lyα , es una línea espectral del hidrógeno (o, más generalmente, de cualquier átomo de un electrón ) en la serie de Lyman . Se emite un fotón cuando el electrón atómico transita de un orbital n  =  2 al estado fundamental ( n = 1), donde n es el número cuántico principal . En el hidrógeno, su longitud de onda es de 1215,67 angstroms (  121,567  nm o1,215 67 × 10 ⁻⁷  m ), correspondiente a una frecuencia de aproximadamente2,466 07 × 10 ¹⁵  Hz , sitúa a Lyman-alfa en la parte ultravioleta (UV) del espectro electromagnético, con una energía fotónica de10,2 eV  . Más específicamente, Ly-α se encuentra en el ultravioleta de vacío (VUV), caracterizado por una fuerte absorción en el aire .

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. ^{[ 2 ]} Estos componentes se denominan Ly-α _3/2 y Ly-α _1/2 , respectivamente.

Los autoestados del hamiltoniano perturbado se etiquetan mediante el momento angular total j del electrón, no solo el momento angular orbital l . En el orbital n = 2 , l = 1, existen dos estados posibles, con j = 1/2 y j = 3/2 , lo que da lugar a un doblete espectral. El estado j = 3/2 tiene mayor energía y , por lo tanto , está energéticamente más alejado del estado n = 1 al que está transicionando. Así, el estado j = 3/2 se asocia con la línea espectral más energética ( ^{de menor longitud} de onda) del doblete. ^[ 3 ]              

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

La línea también se observó en el antihidrógeno . ^{[ 4 ]} Dentro de las incertidumbres experimentales, la frecuencia medida es igual a la del hidrógeno, en concordancia con las predicciones de la electrodinámica cuántica .