天文学辞典 | 天文用語をわかりやすく解説

中性水素原子

高

よみ方

ちゅうせいすいそげんし

英 語

neutral atomic hydrogen

説 明

水素は、陽子1個からなる原子核の周囲をもつ原子に対応する元素であり、質量は1.67353\times 10^{-27} kgである。元素記号はH。中性状態では原子核1個に電子1個が結合しており、これを、電離した水素原子に対して、中性水素原子と呼ぶ。中性水素原子に13.6 eV以上のエネルギーを与えると、電子は原子から飛び出し電離する。このエネルギーが水素原子の電離エネルギーである。陽子と電子はともに\frac{1}{2}スピン角運動量を持ち、中性水素原子では陽子と電子とのスピンの相対的な向きによって2つのエネルギー準位を持つ。両者の向きが同じ(平行)である状態の方がエネルギーが高く、これに対応して、水素原子の基底状態(1s)は僅かに異なる2つのエネルギー準位を持つ(→超微細構造)。この準位間の遷移で、波長21.106114 cm、すなわち、周波数1420.40575 MHzのスペクトル線を示す。そこで、これを、21cm線と呼ぶことが多い。

2018年10月06日更新

関連画像

HIの状態遷移
* 中性水素原子は陽子のスピンと電子のスピンが平行な状態と反平行な状態とでは、エネルギーがわずかに異なり、2つの状態間で遷移が起こると波長21cmの電波を放射したり吸収したりする。(半田利弘氏提供)