Efeito Uehling-Pasternack-Lamb. Em
1928 (Proceedings of the Royal Society
of London A117, p. 610.), o físico inglês Paul
Adrien Maurice Dirac (1902-1984; PNF, 1933) formulou a Teoria Relativística do Elétron traduzida pela hoje célebre Equação
de Dirac (ED): onde Usando a ED, pode-se mostrar
que a energia do elétron no átomo de hidrogênio (H) é dada por [José Maria Filardo Bassalo, Eletrodinâmica Quântica (Livraria da
Física, 2006)]:
onde A degenerescência da ED indicada
acima começou a ser estudada logo na década de 1930. Com efeito, em 1932 (Physical Review 44, p. 1031), os físicos
norte-americanos Edwin Crawford Kemble (1889-1984) e
Richard David Present (n.1913), e, em 1935 (Physical Review 48, p. 55) o também físico
norte-americano Edwin Albrecht Uehling (1901-1985)
fizeram alguns cálculos teóricos que indicavam que deveria haver uma pequena
diferença entre os estados 2s1/2 e 2p1/2.. Nesses trabalhos, eles observaram que quando uma carga
elétrica Q0 > 0 é colocada no vácuo o seu campo coulombiano cria pares virtuais de elétron-pósitron e,
portanto, elétrons desse par são atraídos para essa carga, enquanto os
pósitrons tendem a se afastar para o infinito. Assim, a carga Q0
será parcialmente diminuída pelas cargas dos elétrons virtuais. Essa situação é
análoga ao que acontece quando uma carga elétrica polariza um meio material
quando é nele colocada. [José Maria Filardo Bassalo, Eletrodinâmica
Clássica (Livraria da Física, 2007)]. Por isso, aqueles pares virtuais
fazem o vácuo comportar-se como um “meio polarizável” e, portanto, a situação
acima referida equivale a uma “polarização do vácuo”. Em seu trabalho, Uehling observou que, em virtude da diminuição de uma carga
elétrica colocada no vácuo como descrita acima, os estados eletrônicos s do
átomo de H teriam maior probabilidade de penetrar no núcleo desse átomo, e,
portanto, provocaria um abaixamento no nível de energia daqueles estados. Desse
modo, ele demonstrou que o estado 2s1/2 era 27
megahertz (27 MHz) menor do que o estado 2p1/2. Por essa
razão, tal resultado ficou conhecido como efeito
Uehling. Em 1937 (Physical Review 51, p. 446), o físico norte-americano William Houston (1900-1968)
mediu a diferença entre esses estados usando espectroscopia óptica. Essa medida
foi confirmada pelo também físico norte-americano Robley
C. Williams, em 1938 (Physical Review 54, p. 558). Uma nova explicação teórica
para o efeito Uehling
foi formulada pelo físico norte-americano Simon Pasternack
(1914-1976), ainda em 1938 (Physical Review 54, p. 1113). Esse efeito, segundo esse físico, seria devido a uma
repulsão de curto alcance, entre o elétron e o próton. Em vista disso, esse
efeito passou a ser conhecido como efeito
Uehling-Pasternack. Em 1939 (Physical Review 56,
p. 384) e em 1940 (Physical Review 57,
p. 458), o físico norte-americano Willis Eugene Lamb Junior (1913-2008; PNF,
1955) mostrou que o efeito Uehling-Pasternack
não poderia ser explicado considerando-se o decaimento de um próton em um
nêutron seguido de um méson positivo Por fim,
em 1947 (Physical Review 72, p. 241), usando técnicas de microondas, Lamb e o físico
norte-americano Robert Curtis Retherford (1912-1981)
confirmaram esse efeito ao mostrarem, experimentalmente, que a passagem de uma
microonda, de frequência É interessante destacar que, segundo vimos em
verbete desta série,
o efeito Uehling-Pasternack-Lamb
recebeu uma explicação teórica completa com a
Eletrodinâmica Quântica desenvolvida nos trabalhos dos físicos, o japonês Jun-itiro Tomonaga (1906-1979; PNF, 1965), os norte-americanos
Richard Phillips Feynman (1918-1988; PNF, 1965) e Julian Seymour
Schwinger (1918-1994; PNF, 1965), e o inglês Freeman John Dyson
(n. 1923), entre 1943 e 1949. 
|
,
= 1, 2, 3, 4)
, a matriz de Dirac, 
, o 
, sendo h a constante de Planck..
,
)
c) ~ 1/137, é a constante de estrutura fina, e n, 
, j representam, respectivamente, os números quânticos 
.