基本介紹
- 中文名:狄拉克費米子
- 外文名:Dirac fermion
- 特性:速度接近光速
- 質量:0
- 套用方向:石墨烯、拓撲材料
- 領域:物理
簡介,狄拉克方程,狄拉克的最初推導,狄拉克方程的洛倫茲協變形式,狄拉克之海,參見,
簡介
物理學中,狄拉克費米子是反粒子與自身不同的費米子。絕大多數粒子因為反粒子與自身不同,而屬於狄拉克費米子,粒子物理學中除中微子外,標準模型中的所有費米子都是狄拉克費米子。狄拉克費米子以保羅·狄拉克命名,可以用狄拉克方程描述。
狄拉克方程
理論物理中,相對於薛丁格方程之於非相對論量子力學,狄拉克方程是相對論量子力學的一項描述自旋-½粒子的波函式方程,由英國物理學家保羅·狄拉克於1928年建立,不帶矛盾地同時遵守了狹義相對論與量子力學兩者的原理,實則為薛丁格方程的洛倫茲協變式。這條方程預言了反粒子的存在,隨後1932年由卡爾·安德森發現了正電子(positron)而證實。
帶有自旋-½的自由粒子的狄拉克方程的形式如下:
狄拉克的最初推導
考慮無場勢自由粒子的薛丁格方程:














在不同基中這些係數矩陣有不同形式,最常見的形式為:





狄拉克方程的洛倫茲協變形式









狄拉克之海
以狄拉克公式來解釋能量階,會發現每個電子能階會有相對的負能階,但是實驗上普通電子無法帶有負能量,因此狄拉克假設負能量階已被無限的負能電子海占據,所以觀測的電子無法進入負能階。這假說有許多疑點,尤其是無限的電子海其實有接受更多電子的能階,所以無法防止負能階電子的產生。