WikiFox

Diracvergelijking


(Doorverwezen vanaf Dirac-vergelijking)

De diracvergelijking is een relativistische kwantummechanische golfvergelijking, die in 1928 werd geformuleerd door de Britse natuurkundige Paul Dirac. De vergelijking biedt een beschrijving van de elementaire spin-½-deeltjes, zoals elektronen, die zowel in overeenstemming is met de beginselen van de kwantummechanica als met die van de speciale relativiteitstheorie. Het was de eerste theorie die de relativiteit volledig in het kader van de kwantummechanica beschreef.

Kwantummechanica
\({\displaystyle {\Delta x}\,{\Delta p}\geq {\frac {\hbar }{2}}}\)
Onzekerheidsrelatie
Algemene inleiding...

De diracvergelijking beschrijft de fijne details van het waterstof-spectrum op een volledig wiskundig gestrenge manier.

De vergelijking duidde ook impliciet op het bestaan van een nieuwe vorm van materie, de zogenaamde antimaterie, tot dan toe onvermoed en niet opgemerkt. De diracvergelijking ging dus vooraf aan de experimentele bevestiging van het bestaan van antimaterie.


Diracvergelijking

De vergelijking in haar originele vorm luidt: [1][2]

\({\displaystyle (c{\boldsymbol {\alpha }}\cdot \mathbf {\hat {p}} +\beta mc^{2})\psi =\mathrm {i} \hbar {\frac {\partial \psi }{\partial t}}}\)

met \({\displaystyle \psi =\psi (\mathbf {r} ,t)}\) een veld voor fermionen (Dirac zag \({\displaystyle \psi }\) als de golffunctie van het elektron), \({\displaystyle \mathbf {r} }\) en \({\displaystyle t}\) zijn de ruimte- en tijd-coördinaten, \({\displaystyle m}\) is de rustmassa van het elektron, \({\displaystyle {\hat {p}}=-\mathrm {i} \hbar \nabla }\) is de impulsoperator, \({\displaystyle c}\) is de lichtsnelheid, en \({\displaystyle \hbar }\) is de gereduceerde constante van Planck (\({\displaystyle h/2\pi }\)). Verder is \({\displaystyle {\boldsymbol {\alpha }}}\) een vectoroperator met als componenten 4×4-matrices \({\displaystyle \alpha _{i}}\): \({\displaystyle {\boldsymbol {\alpha }}=(\alpha _{1},\alpha _{2},\alpha _{3})}\) en \({\displaystyle \beta }\) is ook een 4×4-matrix. Deze voldoen aan (\({\displaystyle i,j=1,2,3;\;I}\) is de 4×4-eenheidsmatrix)

\({\displaystyle \beta \beta =I,\quad \alpha _{i}\alpha _{i}=I,\quad \alpha _{i}\beta =-\beta \alpha _{i},\quad \alpha _{i}\alpha _{j}=-\alpha _{j}\alpha _{i},\;i\neq j}\)

In de relativistische kwantummechanica zijn nu relativistische eenheden gebruikelijk zodat \({\displaystyle \hbar }\) en \({\displaystyle c}\) de waarde 1 hebben, en notatie met

\({\displaystyle \gamma ^{0}=\beta ,\;\;\gamma ^{i}=\beta \alpha _{i}}\)

Dus \({\displaystyle \gamma _{i}\gamma _{i}=\beta \alpha _{i}\beta \alpha _{i}=-\alpha _{i}\beta \beta \alpha _{i}=-\alpha _{i}\alpha _{i}=-I}\), enz., zie gamma-matrices.

De Diracvergelijking heeft dan de compacte vorm

\({\displaystyle (\mathrm {i} \gamma ^{\mu }\partial _{\mu }-m)\psi =0}\)

met sommatie over \({\displaystyle \mu =0,1,2,3;\quad \partial _{\mu }=\partial /\partial x^{\mu },\;x^{0}=t}\).

Zie ook lagrangiaan in kwantumelektrodynamica.





Bron


Staat van informatie: 20.11.2021 09:25:36 CET

Bron: Wikipedia (Auteurs [Geschiedenis])    Licentie van de tekst: CC-BY-SA-3.0. Auteurs en licenties van de afzonderlijke afbeeldingen en media zijn te vinden in het bijschrift of kunnen worden getoond door op de afbeelding te klikken.

Veranderingen: Ontwerp-elementen werden herschreven. Wikipedia-specifieke links (zoals "Redlink", "Edit-Links"), kaarten, navigatievakken werden verwijderd. Ook enkele sjablonen. Pictogrammen zijn vervangen door andere pictogrammen of verwijderd. Externe links hebben een extra icoon gekregen.

Belangrijke opmerking Aangezien de gegeven inhoud op het gegeven moment automatisch van Wikipedia werd overgenomen, was en is een handmatige controle niet mogelijk. Daarom geeft WikiFox.org geen garantie voor de juistheid en actualiteit van de inhoud. Mochten er intussen onjuistheden in de gegevens voorkomen of fouten in de weergave zijn gemaakt, dan verzoeken wij u contact met ons op te nemen: E-mail.
Zie ook: Afdruk & Privacy policy.