Es una cantidad sin dimensiones, por lo que su valor numérico es independiente del sistema de unidades usado.
La expresión que la define y el valor recomendado por CODATA 2002 es: La constante de estructura fina se puede definir también como: En unidades electrostáticas cgs, la unidad de carga eléctrica (el Statcoulomb o esu de carga) se define de tal forma que el factor de permitividad,
Así, la constante de estructura fina es:
contiene otras constantes que pueden ser medidas.
No obstante, la electrodinámica cuántica (QED) muestra una forma de medir
directamente usando el efecto Hall cuántico o el momento magnético anómalo del electrón.
La QED predice una relación entre el momento magnético sin dimensiones del electrón (o el g-factor de Lande,
) y la constante de estructura fina
usando un ciclotrón cuántico de un electrón, junto con un cálculo QED que involucra 891 diagramas de Feynman, determina el valor actual más preciso de
esto es, una medida con una precisión de 0,70 partes por mil millones.
[2] Las incertidumbres son 10 veces más pequeñas que aquellas de los métodos rivales más próximos.
suponen un test muy fuerte de QED, y ponen un límite para cualquier estructura interna del electrón posible.
, la constante de estructura fina es el cociente de dos energías: (i) la energía necesaria para traer dos electrones desde el infinito a una distancia
trabajando contra su repulsión electrostática, y (ii) la energía de un simple fotón de longitud de onda igual a la misma longitud multiplicada por 2π (esto es,
es la frecuencia de radiación asociada con el fotón).
Su valor no puede predecirse por la teoría, y debe insertarse uno basado en resultados experimentales.
En la teoría electrodébil, que unifica la interacción débil con el electromagnetismo, la constante de estructura fina aparece en otras dos constantes de acoplamiento asociadas con los campos gauge de la teoría electrodébil.
En esta teoría, la interacción electromagnética se trata como una mezcla de interacciones asociadas con los campos electrodébiles.
, fue el cociente de la velocidad del electrón en la primera órbita circular del átomo de Bohr relativista con la velocidad de la luz en el vacío.
De igual forma, era el cociente entre el momento angular mínimo permitido por la relatividad para una órbita cerrada bajo fuerza electromagnética y el momento angular mínimo permitido por la mecánica cuántica.