Dirac-See
Der Dirac-See ist ein theoretisches Modell, dass das Vakuum als einen unendlichen See von Teilchen mit negativer Energie beschreibt. Es wurde vom britischen Physiker Paul Dirac 1930 entwickelt, um die anormalen Quantenzustände negativer Energie, die in der Dirac-Gleichung für relativistische Elektronen vorhergesagt werden, zu erklären. Das Positron, das Antiteilchen zum Elektron, wurde ursprünglich als Loch im Dirac-See beschrieben, bevor es 1932 experimentell nachgewiesen werden konnte.
Der Ursprung des Dirac-Sees liegt im Energiespektrum der Dirac-Gleichung. Diese ist ein Spezialfall der Schrödinger-Gleichung, unter Berücksichtigung der spezielle Relativitätstheorie. Sie wurde von Dirac 1928 formuliert. Obwohl die Gleichung sehr erfolgreich bei der Beschreibung der Elektronenbewegung war, besitzt sie doch eine eigentümliche Eigenschaft: für jeden Quantenzustand mit positiver Energie E gibt es einen korrepsondierenden Zustand mit der Energie -E. Das ist unproblematisch, wenn man ein isoliertes Elektron betrachtet, da dessen Energie erhalten bleibt und man einfach festlegen kann, keine Elektronen negativer Energie zu verwenden. Problematisch wird es, wenn man die Effekte des elektromagnetischen Feldes berücksichtigen möchte. Ein Elektron mit positiver Energie könnte durch kontinuierliche Emmission vonPhotonen Energie verlieren. Dieser Prozess könnte ohne Limit fortgeführt werden, wobei das Elektron immer tiefere Energiezustände einnimmt. Reale Elektronen verhalten sich eindeutig nicht so.