ディラックの海

相?論的量子力? において、 ディラックの海 （ディラックのうみ、英 : Dirac sea ）とは、 ?空?態が負のエネルギ? を持つ電子によって完全に占められている?態であるというモデル ^[1]。ディラック方程式の解が負のエネルギ??態を持つことによって生じる問題を回避すべく、英?の物理?者ポ?ル?ディラックが空孔理論の中で提唱した ^[2]。

ディラックは、電子が?たす相?論的な量子力?の基礎方程式として、ディラック方程式を導いた ^[3]が、この方程式は負のエネルギ?の解を持つ。この負のエネルギ?に下限はなく、電子はよりエネルギ?が低い?態に落ち?んでいくため、安定な?態をとりえない。すなわち、エネルギ?の基底?態となる安定な?空?態が存在しないことになる。こうした問題を解決すべく、ディラックは?空?態はすべての負のエネルギ??態が電子によって、埋め?くされた?態とするディラックの海の?念を提唱した。パウリの排他律によれば、?に占有されている負のエネルギ??態に電子が入ることはできず、すべての負のエネルギ??態が埋まっているディラックの海では、より低いエネルギ??態に落ち?むことはない。

但し、こうした?明が可能となるのは、パウリの排他律を?たすフェルミ粒子についてだけであり、ボ?ズ粒子には適用できないという問題がある。その後、空孔理論が抱える問題は現代的な場の量子論の形成により解決されたため、ディラックの海の?念は不要となった。

ディラックの海（とその空孔）に類似した?念として、固?物理? のバンド理論における ?電子? （と正孔）がある。

脚注 [ 編集 ]

^ 湯川、井上、豊田（1972）第11章
^ P.A.M. Dirac, "A Theory of Electrons and Protons" , Proc. R. Soc. A (1930), vol. 126, no 801, pp. 360-365 doi : 10.1098/rspa.1930.0013
^ P.A.M. Dirac, "The Quantum Theory of the Electron" , Proc. R. Soc. A (1928), vol. 117, no 778, pp. 610-624 doi : 10.1098/rspa.1928.0023

?考文? [ 編集 ]

湯川秀樹、井上健、豊田利之『量子力?II (岩波講座現代物理?の基礎3) 』岩波書店（1972年）

?連項目 [ 編集 ]

[1] 湯川、井上、豊田（1972）第11章

[2] P.A.M. Dirac, "A Theory of Electrons and Protons" , Proc. R. Soc. A (1930), vol. 126, no 801, pp. 360-365 doi : 10.1098/rspa.1930.0013

[3] P.A.M. Dirac, "The Quantum Theory of the Electron" , Proc. R. Soc. A (1928), vol. 117, no 778, pp. 610-624 doi : 10.1098/rspa.1928.0023

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