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狄拉克方程是什么

265 人参与  2019年07月12日 13:55  分类 : 科学百科  评论

狄拉克方程是什么

1928年时,英国物理学家保罗狄拉克试图把新发展起来的量子理论与相对论概念及麦克斯韦方程组结合起来,从而推导出一个适于具有惊人特性的带电粒子的传播过程的方程。此狄拉克方程在精确描述电子的物理性质的同时,还反映出一种新粒子的物理性状;该粒子的质量与电子相同,但带有正电荷。在狄拉克得出上述结论之后不久,这种称作正电子。也就是电子的反粒子,的新粒子在宇宙射线实验中被探测到了。

狄拉克认为,由他的方程描述的所有粒子必定都有其反粒子,正如对于电子,存在正电子一样。目今我们得知,这一点对一切亚原子粒子均成立。例如,五十年代发现了反质子,其电荷为一1.

狄拉克认为,真空并不是一无所有的状态,而是所有正能态都空着,而所有的负能态都已全部填满的状态,真空态中没有正能粒子,但存在无数我们探测不到的负能粒子,但是在通常的情况下,我们是感受不到这种负能粒子的存在的。

狄拉克认为,负能电子跃入正能态后,会留下一个空穴,这个负能空穴应该带正电,这样才能保证电荷守恒。

狄拉克最初认为负能空穴可能是质子,因为质子是当时仅知的带正电的粒子,但是后来大家很快就知道这不可能是质子。

质子与电子质量差了1800倍,太不相称了,负能空穴应该是一种带有正电荷和一个电子质量的未知基本粒子。人们称它为正电子,这种正电子是正能粒子。也就是说,负能空穴是一种带正能量的粒子。

狄拉克之海

以狄拉克公式来解释能量阶,会发现每个电子能级会有相对的负能级,但是实验上普通电子无法带有负能量,因此狄拉克假设负能量阶已被无限的负能电子海占据,所以观测的电子无法进入负能级。这假说有许多疑点,尤其是无限的电子海其实有接受更多电子的能级,所以无法防止负能级电子的产生。

狄拉克简介

狄拉克出生于1902年,也被称为狄喇克,是英国著名的理论物理学家,量子力学的奠基者之一。狄拉克在物理学有许多的贡献,其中最大的贡献就是狄拉克统合了维尔纳·海森堡的矩阵力学和埃尔温·薛定谔的波动力学,发展出了量子力学的基本数学架构。狄拉克给出的狄拉克方程可以用来描述费米子的物理行为,解释了粒子的自旋,并且首先预测了反粒子的存在。

1933年,狄拉克因为发现了狄拉克方程,狄拉克与薛定谔共同获得了诺贝尔物理学奖,狄拉克来成为了当时史上最年轻的理论物理学家。

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本文标签:物理  

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