Прочитайте онлайн Большая Советская Энциклопедия (ДИ) | Дирака уравнение

Читать книгу Большая Советская Энциклопедия (ДИ)
2616+81753
  • Автор:
  • Язык: ru
Поделиться

Дирака уравнение

Дира'ка уравне'ние, квантовое уравнение движения электрона, удовлетворяющее требованиям ; установлено П. в 1928. Из Д. у. следует, что электрон обладает собственным механическим моментом количества движения — , равным ћ/2, а также собственным магнитным моментом, равным Бора eћ/mc, которые ранее (1925) были открыты экспериментально (e и m — заряд и масса электрона, с — скорость света, ћ). С помощью Д. у. была получена более точная формула для уровней энергии атома водорода (и водородоподобных атомов), включающая тонкую структуру уровней (см. ), а также объяснён . На основе Д. у. были найдены формулы для вероятностей рассеяния фотонов свободными электронами () и излучения электрона при его торможении (), получившие экспериментальное подтверждение. Однако последовательное релятивистское описание движения электрона даётся .

  Характерная особенность Д. у. — наличие среди его решений таких, которые соответствуют состояниям с отрицательными значениями энергии для свободного движения частицы (что соответствует отрицательной массе частицы). Это представляло трудность для теории, т.к. все механические законы для частицы в таких состояниях были бы неверными, переходы же в эти состояния в квантовой теории возможны. Действительный физический смысл переходов на уровни с отрицательной энергией выяснился в дальнейшем, когда была доказана возможность взаимопревращения частиц. Из Д. у. следовало, что должна существовать новая частица ( по отношению к электрону) с массой электрона и электрическим зарядом противоположного знака; такая частица была действительно открыта в 1932 К. и названа . Это явилось огромным успехом теории электрона Дирака. Переход электрона из состояния с отрицательной энергией в состояние с положительной энергией и обратный переход интерпретируются как процесс образования пары электрон-позитрон и аннигиляция такой пары (см. ).

  Д. у. справедливо и для др. частиц со спином 1/2 (в единицах ћ) — , . Для протона и нейтрона, также обладающих спином 1/2, оно приводит к неправильным значениям магнитных моментов: магнитный момент «дираковского» протона должен быть равен ядерному магнетону eћ/2Мc (М — масса протона), а нейтрона (поскольку он не заряжен) — нулю. Опыт же даёт, что магнитный момент протона примерно в 2,8 раза больше ядерного магнетона, а магнитный момент нейтрона отрицателен и по абсолютной величине составляет около 2/3 от магнитного момента протона. Аномальные магнитные моменты этих частиц обусловлены их .

  Лит: Бройль Л. де, Магнитный электрон, пер. с франц., Хар., 1936.