Специальная теория относительности предсказывает и отрицательную энергию что при объединении с квантовой механикой предсказывает античастицу (уравнение Дирака). Но что означает, что свободная частица может иметь отрицательную энергию? Я имею в виду, могу ли я экспериментально отличить частицу (скажем, электрон) с положительной энергией от частицы с отрицательной энергией? А также общее решение уравнения Дирака представляет собой линейную комбинацию состояний с положительной энергией (спин вверх и вниз) и с отрицательной энергией (спин вверх и вниз), так что это значит, что если я измеряю энергию очень большого числа электронов раз, примерно в половине случаев я получу положительный результат, а в другой половине - отрицательный?
Существование частиц с отрицательной энергией — распространенное заблуждение.
В контексте релятивистской квантовой механики можно понять решения с отрицательной энергией, используя модель морской игрушки Дирака. Представьте, что ваши частицы являются фермионами (то есть подчиняются статистике Ферми-Дирака и, следовательно, принципу запрета Паули). Кроме того, представьте, что все состояния отрицательной энергии заполнены. Это состояние называется морем Дирака (все состояния с отрицательной энергией заполнены, а все состояния с положительной энергией незаполнены).
Море Дирака предлагается моделировать вакуумное состояние. У него бесконечная отрицательная энергия, но это не имеет большого значения, потому что мы можем переопределить его энергию, приравняв к нулю (мы можем только измерить разницу энергий). Рассмотрим колебания моря Дирака. Вы можете либо заполнить некоторые состояния с положительной энергией (что увеличит энергию), либо освободить некоторые состояния с отрицательной энергией (что также увеличит энергию). Как видите, все колебания дираковского видения имеют больше энергии, чем само море, поэтому частиц с отрицательной энергией нет!
Современное лечение на основе QFT немного отличается.
В КТП вы интерпретируете решения с положительной и отрицательной энергией как операторы рождения и уничтожения, действующие в фоковском пространстве квантовых состояний вторично-квантованной теории. Таким образом, понятие «частица» отличается от «решения уравнения Дирака», однако они, конечно, связаны.
В КТП нет состояний с отрицательной энергией, вакуум имеет самую низкую энергию из всех, которую мы обычно переопределяем как ноль. Все частицы и античастицы имеют положительную энергию. Море Дирака не требуется.
пользователь108787