Какое-то время назад мы обсуждали историю открытия позитрона, но тогда мы не затронули одну интересную концепцию, предложенную Полем Дираком. Сегодня исправим это.
Поль Дирак был знаменитым физиком-теоретиком. На практике это означало, что он копал зубодробительный матан, который понимало несколько сотен человек в мире. Но матан этот был не просто сферический в вакууме, а нацеленный на вполне реальные, но подчас пока необнаруженные физические объекты.
Так в 1928 г. одним из своих уравнений Дирак показал, что энергетический спектр электрона имеет как положительную, так и отрицательную область. Отрицательные энергии, как и отрицательные скорости – это как-то странненько даже для физиков-теоретиков и можно было бы ожидать, что коллеги Дирака могли сказать, мол: «Формулы шалят, с кем не бывает. Забудем, как несущественную деталь».
Дирак однако предположил, что за странными расчётами скрывается вполне себе реальная реальность. Можно, например допустить, что вокруг нас в пространстве существует целое море электронов с энергиями противоположными нашим обычным электронам.
Согласно принципу Паули, все эти электроны сидят смирненько и занимают все энергетические уровни и наши обычные электроны к себе не пускают. Из-за того, что они размазаны всюду равномерно, они как бы образуют общий фон и недетектируемы. Так появилось понятие «море Дирака».
Когда появляется что-то недетектируемое – это всегда повод насторожиться. Но Дирак сказал, что проверить его предположение все-таки можно. Если из этого моря выбить электрон, то в нем, в море появится вакансия дырка-«пузырек», который уже вполне будет отличаться от фона, как своеобразная частица – антиэлектрон.
А выбитая из моря «капелька» будет выглядеть, как внезапно появившийся новенький электрон. Тоже вполне наблюдаемый.
Спустя несколько лет после предсказания, в 1932 г. американский физик Карл Андерсон взял и открыл этот самый антиэлектрон – позитрон. Торжество естественных наук!
Несмотря на экспериментальное подтверждение позитрона, сама концепция «моря Дирака» сегодня подвергается сомнению, практически отброшена и воспринимается скорее как метафора.
