Теория дырок Дирака — теория в квантовой механике , названная в честь английского физика-теоретика Поля Дирака , который ввел ее в 1929 году. [1] Теория утверждает, что континуум состояний с отрицательной энергией , которые являются решениями уравнения Дирака , заполнены электронами , а вакансии в этом континууме (дырки) проявляются как позитроны с энергией и импульсом , которые являются отрицательными по сравнению с таковыми у состояния. [2] Открытие позитрона в 1929 году оказало значительную поддержку теории дырок Дирака. [3]
В то время как Энрико Ферми , Нильс Бор и Вольфганг Паули скептически отнеслись к этой теории, другие физики, такие как Гвидо Бек и Курт Зитте , использовали теорию дырок Дирака в альтернативных теориях бета-распада . [4] Джан Вик расширил теорию дырок Дирака, чтобы охватить нейтрино , представив антинейтрино как дырку в море нейтрино Дирака . [4]
Теория дырок предлагает альтернативную точку зрения на процессы рождения и аннигиляции пар – когда фотон достаточной энергии падает на занятое состояние в «море» отрицательной энергии, он может возбудить электрон в область положительной энергии, создавая как наблюдаемый электрон, так и вакантное состояние (дырку) в области отрицательной энергии – антиэлектрон или, чаще, позитрон. [5]
Наоборот, в силу принципа наименьшего действия , близкое расположение электрона и позитрона дает электрону возможность разрядиться, высвободив фотон, что снижает общую энергию системы — это с точки зрения наблюдений идентично процессу аннигиляции.