Antenna Radio

A linha do hidrogênio, linha de 21 centímetros, ou linha H I é uma linha espectral que é criada por uma mudança no estado energético de solitários, eletricamente neutros átomos de hidrogênio. É produzida por uma transição de spin, o que significa que a direção do spin do elétron é invertida em relação ao spin do próton. Esta é uma mudança do estado quântico entre os dois níveis hiperfinos do 1 s estado fundamental do hidrogênio. A radiação eletromagnética que produz esta linha tem uma frequência de 1420,405751768(2) MHz (1,42 GHz), que é equivalente a um comprimento de onda de 21,106114054160(30) cm no vácuo. De acordo com a relação de Planck–Einstein E = hν, o fóton emitido por esta transição tem uma energia de 5,8743261841116(81) μeV [9,411708152678(13)×10−25 J]. A constante de proporcionalidade, h, é conhecida como constante de Planck.
A frequência da linha do hidrogênio está na banda L, que está localizada na extremidade inferior da região de micro-ondas do espectro eletromagnético. É frequentemente observada na radioastronomia porque essas ondas de radio podem penetrar nas grandes nuvens de poeira cósmica interestelar que são opacas à luz visível. A existência dessa linha foi prevista pelo astrônomo holandês H. van de Hulst em 1944, e depois observada diretamente por E. M. Purcell e seu estudante H. I. Ewen em 1951. Observações da linha do hidrogênio têm sido usadas para revelar a forma espiral da Via Láctea, para calcular a massa e a dinâmica de galáxias individuais, e para testar mudanças na constante de estrutura fina ao longo do tempo. É de particular importância para a cosmologia porque pode ser usada para estudar o Universo primitivo. Devido às suas propriedades fundamentais, esta linha é de interesse na busca por inteligência extraterrestre. Esta linha é a base teórica do maser de hidrogênio.