Línea Lyman-alfa
La línea Lyman-alfa, típicamente denotada por Ly-α, es una línea espectral de hidrógeno (o, más generalmente, de cualquier átomo de un electrón) en la serie Lyman. Se emite cuando el electrón atómico pasa de un orbital n = 2 al estado fundamental (n = 1), donde n es el principal número cuántico. En el hidrógeno, su longitud de onda es de 1215,67 angstroms (121,567 nm o 1.21567×10−7 m), correspondiente a una frecuencia de aproximadamente 2.47×1015 Hz, coloca a Lyman-alfa en la parte ultravioleta (UV) del espectro electromagnético. Más específicamente, Ly-α se encuentra en el vacío UV (VUV), caracterizado 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. Estos componentes se denominan Ly-α3/2 y Ly-α1/2, 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 tiene una energía más alta y, por lo tanto, está energéticamente más lejos del estado n = 1 al que está en transición. Por lo tanto, j = 3/ El estado 2 está asociado con la línea espectral más energética (que tiene una longitud de onda más corta) en el doblete.
Observación
Dado que la radiación de hidrógeno Lyman-alfa 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 normalmente se lleva a cabo mediante instrumentos a bordo de satélites, excepto para observar fuentes extremadamente distantes cuyos desplazamientos hacia el rojo permiten que la línea penetre en la atmósfera terrestre.
La línea también se observó en antihidrógeno. Dentro de las incertidumbres experimentales, la frecuencia medida es igual a la del hidrógeno, de acuerdo con las predicciones de la electrodinámica cuántica.