عکس/ بنیانگذار نظریه پادماده

پادماده در سال 1928 میلادی توسط دانشمند برجسته‌ی فیزیک پل دیراک کشف شد.

کد خبر: ۲۲۳۰۸۷

تاریخ: ۰۵ بهمن ۱۳۹۳ - ۱۸:۱۱

صراط: پادماده در سال 1928 میلادی توسط دانشمند برجسته‌ی فیزیک پل دیراک کشف شد.

وی که در سال 1902 میلادی متولد و در هنگام انقلاب کوآنتومی 1925 یکی از برجسته ترین محققان بود ابتدا به رشته‌ی مهندسی برق فارغ التحصیل شد اما ناگهان با آشنایی با نظریه کوانتوم جذب آن شده و باقی عمر خود را به بررسی این نظریه پرداخت.

برای دیراک جوان این مسئله عبارت بود از فرمول بندی دوباره معادله شرودینگر با به حساب آوردن نظریه نسبیت در آنها، در سال ۱۹۲۸ دیراک اصلاحی بنیادی بر معادله شرودینگر پیشنهاد کرد که کاملا از نظریه نسبیت اینشتین پیروی می کرد.

جهان فیزیک حیرت زده شد، دیراک تنها با دست کاری موجودی از ریاضیات عالی موسوم به اسپینور ،به معادله نسبیتی مشهورش برای الکترون دست یافت. یک کنجکاوی ریاضیاتی ناگهان به محور تمام گیتی تبدیل شد. دیراک در راه توسعه ی معادلۀ تازه خود برای الکترون دریافت که معادله مشهور اینشتین "E=MC2" خیلی هم درست نیست، معادله درست عملا عبارت است از "E=+-MC2" اما مشکل این است که فیزیکدان ها از انرژی منفی بیزارند.

اصل موضوعی در فیزیک این است که می گوید اشیاء همواره به حالتی با کمترین انرژی تمایل دارند. این بدان معنا بود که تمام الکترون‌ها سرانجام به انرژی منفی نامتناهی فرو می غلتند، بنابراین نظریه دیراک ناپایدار از آب درامد، پس دیراک مفهوم دریای دیراک را ابداع کرد، او تصور کرد که تمام حالت های انرژی منفی از قبل پر شده اند و بنابراین الکترون نمی تواند به انرژی منفی فرو افتد و بنابراین گیتی چنین پایدار است. همچنین ممکن است که پرتوی گامایی گاهی به الکترونی نشسته در حالت انرژی منفی بخورد و آن را به حالت انرژی مثبت شوت کند. بنابراین می بینیم که پرتوی گاما به الکترون تبدیل می شود و در دریای دیراک یک چاله به وجود می آید.

این چاله مانند حبابی در خلاء عمل خواهد کرد، یعنی دارای بار مثبت و همان جرم الکترون اصلی خواهد بود؛ به عبارت دیگر چاله مانند یک پاد الکترون عمل خواهد کرد. پس در این تصویر، پادماده متشکل از حباب‌هایی در دریای دیراک است. چند سال پس از اینکه دیراک پیش بینی خیره کننده خود را بیان کرد، کارل اندرسن عملا پاد الکترون را کشف کرد و دیراک در ۱۹۳۳ جایزه نوبل را برد.

به بیان دیگر پادماده به این دلیل وجود دارد که معادله دیراک دو جواب دارد، یکی برای ماده و یکی برای پادماده.(و این به نوبه ی خود پیامد نسبیت خاص است) امروز معادله مشهور دیراک در کلیسای وست مینستر ابی، نه چندان دور از مزار آیزاک نیوتون، بر سنگ مزار دیراک حک شده است.