Частицы и античастицы теория дырок Дирака
Введение
Хорошо известно, что существуют как положительные, так и отрицательные энергетические решения уравнения Дирака. Это создает проблему, заключающуюся в том, что электрон в положительном энергетическом состоянии будет быстро распадаться в отрицательное энергетическое состояние при наличии возмущений. Этого, конечно, обычно не наблюдается. Эта проблема предположительно решена в теории дырок Дирака (HT), предполагая, что все состояния с отрицательной энергией заняты одним электроном, а затем вызывая принцип исключения Паули, чтобы предотвратить распад электронов с положительной энергией в состояния с отрицательной энергией.Предположение о том, что все состояния с отрицательной энергией заняты, превращает одноэлектронную теорию в N-электронную теорию, где N→∞. Из-за того, что вакуумные электроны с отрицательной энергией подчиняются тому же уравнению Дирака, что и электроны с положительной энергией, мы должны, в принципе, отслеживать эволюцию времени бесконечного числа состояний.
Оглавление
Введение
Сравнение Дирака
Физический смысл
Теория дырок
Список литературы
Список литературы
Д. Соломон. Некоторые различия между теорией дырок Дирака и квантовой теорией поля, Can. J. Phys., 83 (2005), 257-271.
Д. Соломон. Некоторые новые результаты, касающиеся вакуума в теории дырок Дирака. Physc. Scr. 74 (2006), 117-122.
Д. Соломон. Квантовые состояния с меньшей энергией, чем вакуум в теории дырок Дирака.
Зи Э. Квантовая теория поля в двух словах. — Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2009. — 632 с.
Дирак П. А. М. Релятивистское волновое уравнение электрона // Успехи физических наук. – 1979. –Т. 129, вып. 4. – С. 681—691.
Дайсон Ф. Релятивистская квантовая механика. — Ижевск: РХД, 2009. — 248 с.
Характерной особенностью уравнения Дирака является наличие среди его решений тех, которые соответствуют состояниям с отрицательными значениями энергии для свободного движения частицы (что соответствует отрицательной массе частицы). Это представляло трудность для теории, поскольку все механические законы для частицы в таких состояниях были бы неверными, переходы в эти состояния в квантовой теории возможны. Фактический физический смысл переходов на уровни с отрицательной энергией стал ясен позже, когда была доказана возможность взаимного преобразования частиц. Из уравнения Дирака следовало, что должна существовать новая частица (античастица по отношению к электрону) с массой электрона и электрическим зарядом противоположного знака; такая частица была фактически открыта в 1932 году. Андерсоном и названный позитроном. Это был огромный успех электронной теории Дирака. Переход электрона из состояния с отрицательной энергией в состояние с положительной энергией и обратный переход интерпретируются как образование электрон-позитронной пары и аннигиляция такой пары.