La teoría de los agujeros de Dirac es una teoría de la mecánica cuántica , llamada así por el físico teórico inglés Paul Dirac , quien la introdujo en 1929. [1] La teoría plantea que el continuo de estados de energía negativa , que son soluciones a la ecuación de Dirac , se llenan con electrones , y las vacantes en este continuo (huecos) se manifiestan como positrones con energía y momento que son los negativos de los del estado. [2] El descubrimiento del positrón en 1929 dio un apoyo considerable a la teoría de los agujeros de Dirac. [3]
Aunque Enrico Fermi , Niels Bohr y Wolfgang Pauli eran escépticos sobre la teoría, otros físicos, como Guido Beck y Kurt Sitte , hicieron uso de la teoría del agujero de Dirac en teorías alternativas de desintegración beta . [4] Gian Wick extendió la teoría del agujero de Dirac para cubrir los neutrinos , introduciendo el antineutrino como un agujero en un mar de Dirac de neutrinos . [4]
La teoría de los agujeros proporciona una perspectiva alternativa sobre los procesos de producción y aniquilación de pares : cuando un fotón de suficiente energía incide sobre un estado ocupado en el "mar" de energía negativa, puede excitar un electrón hacia la región de energía positiva, creando un electrón observable y al mismo tiempo creando un estado vacante (agujero) en la región de energía negativa: un antielectrón o, más comúnmente, un positrón. [5]
Por el contrario, debido al principio de mínima acción , la proximidad de un electrón y un positrón presenta una oportunidad para que el electrón se desexcite, liberando un fotón, lo que reduce la energía general del sistema; esto es observacionalmente idéntico al proceso de aniquilación.