Уравнение Дирака: различия между версиями

[отпатрулированная версия][отпатрулированная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Строка 279:
Чтобы справляться с этой проблемой, Дирак вводил гипотезу, известную как '''дырочная теория''', что [[вакуум]] — это многочастичное квантовое состояние, в котором все состояния с отрицательной энергией заняты. Это описание вакуума как «море» электронов называют [[море Дирака|морем Дирака]]. Поскольку [[принцип запрета Паули]] запрещает электронам занимать то же самое состояние, любой дополнительный электрон был бы вынужден занять состояние с положительной энергией, и электроны с положительной энергии не будут переходить в состояния с отрицательной энергией.
 
Дирак далее рассуждал, что если состояния с отрицательной энергией не полностью заполнены, каждое незанятое состояние — назваемоеназываемое '''[[Дырка (квазичастица)|дыркой]]''' — вело бы себя как положительно заряженная частица. Отверстие обладает «положительной» энергией, так как энергия необходима для создания пары частица-дырка из вакуума. Как отмечено выше, Дирак первоначально думал, что дырка могла бы быть протоном, но [[Вейль, Герман|Вейль]] указал, что дырка должна вести себя, как будто она имеет ту же самую массу как электрон, тогда как протон более чем в 1800 раз тяжелее. Дырка была в конечном счете идентифицирована как [[позитрон]], экспериментально обнаруженный [[Андерсон, Карл Дэвид|Карлом Андерсоном]] в [[1932]].
 
Описание «вакуума» через бесконечное море электронов отрицательной энергии не вполне удовлетворительно. Бесконечно отрицательные вклады от моря электронов отрицательной энергии должны быть сокращены с бесконечной положительной «голой» энергией и вкладом в плотность заряда, и ток, идущий от моря электронов отрицательной энергии точно сокращается с бесконечным положительным фоном «желе» так, чтобы полная электрическая плотность заряда вакуума равнялась нулю. В [[квантовая полевая теория|квантовой теории поля]], [[преобразование Боголюбова]] операторов рождения и уничтожения (превращающий занятое электронное состояние с отрицательной энергией в незаполненное позитронное состояние с положительной энергией и незанятое электронное состояние с отрицательной энергией в занятое позитронное состояние с положительной энергией) позволяет нам обходить формализм моря Дирака даже при том, что, формально, эти подходы эквивалентны.