La teoría especial de la relatividad también predice la energía negativa que cuando se fusiona con la mecánica cuántica predice la antipartícula (ecuación de Dirac). Pero, ¿qué significa que una partícula libre pueda tener energía negativa? Quiero decir, ¿puedo diferenciar experimentalmente entre una partícula (por ejemplo, un electrón) con energía positiva y otra con energía negativa? Y también la solución general de la ecuación de Dirac es una combinación lineal de estados de energía positiva (giro hacia arriba y hacia abajo) y energía negativa (giro hacia arriba y hacia abajo), entonces, ¿qué significa que si mido la energía de un número muy grande de electrones? de veces, aproximadamente la mitad de las veces obtendré un resultado positivo y la otra mitad negativo?
La existencia de partículas de energía negativa es un error común.
En el contexto de la mecánica cuántica relativista, es posible dar sentido a las soluciones de energía negativa utilizando el modelo de juguete marino de Dirac. Imagine que sus partículas sean fermiones (es decir, que obedezcan las estadísticas de Fermi-Dirac y, en consecuencia, el principio de exclusión de Pauli). Además, imagine que se llenan todos los estados de energía negativa. Este estado se llama el mar de Dirac (todos los estados de energía negativa llenos y todos los estados de energía positiva vacíos).
Se propone el mar de Dirac para modelar el estado de vacío. Tiene una energía negativa infinita, pero eso no es gran cosa, porque podemos redefinir su energía para que sea cero (solo podemos medir las diferencias de energía). Considere las fluctuaciones del mar de Dirac. Puede llenar algunos de los estados de energía positiva (lo que aumentaría la energía) o liberar algunos de los estados de energía negativa (lo que también aumentaría la energía). Como puede ver, todas las fluctuaciones del mar de Dirac tienen más energía que el mar mismo, por lo tanto, ¡no hay partículas de energía negativa!
El tratamiento moderno basado en QFT es un poco diferente.
En QFT, interpreta soluciones de energía positiva y energía negativa como operadores de creación y aniquilación que actúan en el espacio de Fock de estados cuánticos de la segunda teoría cuantizada. Por lo tanto, el concepto de "partícula" es diferente de una "solución de la ecuación de Dirac", sin embargo, por supuesto, están conectados.
En QFT no hay estados de energía negativa, el vacío tiene la energía más baja de todas, que normalmente redefinimos como cero. Todas las partículas y antipartículas tienen energía positiva. No se requiere mar de Dirac.
usuario108787