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空孔理論 : ウィキペディア日本語版
ディラック方程式[でぃらっくほうていしき]

ディラック方程式(ディラックほうていしき)はフェルミ粒子を記述するディラック場が従う基礎方程式である。ポール・ディラックにより相対論的量子力学として導入され、場の量子論に受け継がれている。
== 歴史 ==
非相対論的なシュレーディンガー方程式を、相対論へ対応するための拡張として、最初クライン-ゴルドン方程式が考案された。これは負のエネルギー解と負の確率密度の問題が生じた(この問題は、その後の場の量子論においては回避される)。また、クライン-ゴルドン方程式にはスピンが出てこない問題もあった(これはクライン-ゴルドン方程式に従うスカラー場がスピンを持たない粒子を記述する為である)。
ポール・ディラック1928年ディラック方程式を基礎方程式とする(特殊)相対論的量子力学を見出した。
ディラック方程式からは負の確率密度は生じず、スピンの概念が自然に現れる。
しかしディラック方程式からは、自然界には存在しないような負のエネルギーの状態が現れるという問題があった。
オスカル・クラインは、ある種の強いポテンシャルのもとで正エネルギーの電子が負エネルギー状態へ遷移しうることを示して、理論から負エネルギー状態を完全に排除することが困難であることを指摘した。
1930年にディラックは、「真空とは、負エネルギーの電子が完全に満たされた状態である」とするディラックの海の概念(空孔理論、)を考案した。
ディラックは当初この空孔による粒子を陽子であると考えたが、それは後に陽電子であることが指摘された(ヘルマン・ワイルロベルト・オッペンハイマーによる)。
ディラックの海の空孔は正のエネルギーを持ち、反粒子に対応する。
光による電子と陽電子の生成は、真空中の負エネルギー電子が光を吸収して正エネルギー状態へ遷移し、あとに空孔を残す現象として説明される。
1932年デヴィッド・アンダーソンによる陽電子の発見により、この空孔理論は現実の現象を説明する優れた理論であったが、その後、リチャード・P・ファインマン等により拡張、解釈の見直しが図られた(相対論的な場の量子論)。
その結果、真空での負エネルギーの電子の海(ディラックの海→空孔理論)を考えなくとも、電子と陽電子を対称に扱うことができるようになった。

抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア(Wikipedia)
ウィキペディアで「ディラック方程式」の詳細全文を読む

英語版ウィキペディアに対照対訳語「 Dirac equation 」があります。



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