狄拉克方程是什么

1928年時(shí)，英國物理學(xué)家保羅狄拉克試圖把新發(fā)展起來的量子理論與相對論概念及麥克斯韋方程組結(jié)合起來，從而推導(dǎo)出一個(gè)適于具有驚人特性的帶電粒子的傳播過程的方程。此狄拉克方程在精確描述電子的物理性質(zhì)的同時(shí)，還反映出一種新粒子的物理性狀;該粒子的質(zhì)量與電子相同，但帶有正電荷。在狄拉克得出上述結(jié)論之后不久，這種稱作正電子。也就是電子的反粒子，的新粒子在宇宙射線實(shí)驗(yàn)中被探測到了。

狄拉克認(rèn)為，由他的方程描述的所有粒子必定都有其反粒子,正如對于電子，存在正電子一樣。目今我們得知，這一點(diǎn)對一切亞原子粒子均成立。例如，五十年代發(fā)現(xiàn)了反質(zhì)子，其電荷為一1.

狄拉克認(rèn)為，真空并不是一無所有的狀態(tài)，而是所有正能態(tài)都空著，而所有的負(fù)能態(tài)都已全部填滿的狀態(tài)，真空態(tài)中沒有正能粒子，但存在無數(shù)我們探測不到的負(fù)能粒子，但是在通常的情況下，我們是感受不到這種負(fù)能粒子的存在的。

狄拉克認(rèn)為，負(fù)能電子躍入正能態(tài)后，會留下一個(gè)空穴，這個(gè)負(fù)能空穴應(yīng)該帶正電，這樣才能保證電荷守恒。

狄拉克最初認(rèn)為負(fù)能空穴可能是質(zhì)子，因?yàn)橘|(zhì)子是當(dāng)時(shí)僅知的帶正電的粒子，但是后來大家很快就知道這不可能是質(zhì)子。

質(zhì)子與電子質(zhì)量差了1800倍，太不相稱了，負(fù)能空穴應(yīng)該是一種帶有正電荷和一個(gè)電子質(zhì)量的未知基本粒子。人們稱它為正電子，這種正電子是正能粒子。也就是說，負(fù)能空穴是一種帶正能量的粒子。

狄拉克之海

以狄拉克公式來解釋能量階，會發(fā)現(xiàn)每個(gè)電子能級會有相對的負(fù)能級，但是實(shí)驗(yàn)上普通電子無法帶有負(fù)能量，因此狄拉克假設(shè)負(fù)能量階已被無限的負(fù)能電子海占據(jù)，所以觀測的電子無法進(jìn)入負(fù)能級。這假說有許多疑點(diǎn)，尤其是無限的電子海其實(shí)有接受更多電子的能級，所以無法防止負(fù)能級電子的產(chǎn)生。

狄拉克簡介

狄拉克出生于1902年，也被稱為狄喇克，是英國著名的理論物理學(xué)家，量子力學(xué)的奠基者之一。狄拉克在物理學(xué)有許多的貢獻(xiàn)，其中最大的貢獻(xiàn)就是狄拉克統(tǒng)合了維爾納·海森堡的矩陣力學(xué)和埃爾溫·薛定諤的波動(dòng)力學(xué)，發(fā)展出了量子力學(xué)的基本數(shù)學(xué)架構(gòu)。狄拉克給出的狄拉克方程可以用來描述費(fèi)米子的物理行為，解釋了粒子的自旋，并且首先預(yù)測了反粒子的存在。

1933年，狄拉克因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了狄拉克方程，狄拉克與薛定諤共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，狄拉克來成為了當(dāng)時(shí)史上最年輕的理論物理學(xué)家。