بحر ديراك

بحر ديراك لجسيم ضخم. • جسيمات, • جسيمات مضادة

بحر ديراك Dirac sea عبارة عن نموذج نظري للخلاء قدمه العالم البريطاني پول ديراك عام 1930 يعتبر فيه الخلاء بمثابة بحر غير متناه من الجسيمات التي تملك طاقة سالبة. و كان هذا النموذج بمثابة تفسير لما تنبأت معادلة ديراك من حالات كمومية سالبة الطاقة.

المعادلة التي تربط الطاقة بالكتلة والعزم في النسبية الخاصة هي:

E^{2}=p^{2}c^{2}+m^{2}c^{4}

,

في الحالة الخاصة لجسيم في وضع السكون (أي p = 0)، المعالة السابقة تُختزل إلى $E^{2}=m^{2}c^{4}$ ، والتي يكثر ذكرها بوصفها $E=mc^{2}$ المعتادة. إلا أن ذلك هو تبسيط لأنه بينما $x*x=x^{2}$ ، فبإمكاننا أن نرى أن $(-x)*(-x)=x^{2}$ . ولذلك فإن المعادلة الصحيحة للاستخدام لربط الطاقة والكتلة في هاملتونية معادلة ديراك هي:

E={\pm }mc^{2}.

الحل السالب هنا اُستُخدم لتوقع وجود المادة المضادة، التي اكتشفها كارل ديڤيد أندرسون كپوزيترون. ويتطلب تفسير هذه النتيجة وجود بحر ديراك، ليوضح أن معادلة ديراك ليست مجرد تجميع للنسبية الخاصة ونظرية الحقل الكمومي، بل أنها تعني ضمناً أن عدد الجسيمات لا يمكن الحفاظ عليه.^[1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .