A Dirac-tenger egy spekulatív vákuummodell , amely megmagyarázza (vagy előrejelzi) a fermionokban lévő antirészecskék létezését . Paul Dirac fejlesztette ki egy elektron esetére a Dirac-egyenlet felfedezése után .
A Dirac-egyenlet megjósolja az elektronok negatív energiaszintjének létezését . Ennek a paradoxonnak a szó szerinti értelmezése azt jelentené, hogy az elektronok negatív szintre esnek, és "nem létező" energiát szabadítanak fel , ami ellentétes a tapasztalattal.
Mivel az elektronok fermionok, és ezért a Pauli-elv érvényes rájuk ( egynél több elektron nem lehet ugyanabban az időben), Dirac azt javasolta, hogy minden negatív szintet nem megfigyelhető elektronok tengerével töltenek meg . Külső energia alkalmazása esetén azonban lehetséges az elektron átmenete negatív szintről pozitívra. A felszabadult helyen egy üres (üres) állapot marad - egy lyuk . Úgy fog kinézni, mint egy részecske , amelynek tömege egy elektron és töltése ellentétes az elektronéval. Ez egy antielektron (pozitron). A pozitív energiájú elektronból közönséges megfigyelhető elektron lesz.
Lehetséges a fordított folyamat is: a megsemmisülés . A pozitív energiájú elektron, kölcsönhatásba lépve egy antielektronnal, üres állapotba kerül, kitölti azt (azaz elpusztítja az antielektront), és maga eltűnik. Csak energia szabadul fel.
A Dirac-tenger modellje nem működik bozonoknál , és sok (bár nem mindegyik) antirészecskéket is tartalmaz.
A fenti megfogalmazásban a modell aszimmetrikusnak tűnik, ami nem indokolt, mivel az elektron és antirészecskéje egyenlőnek tűnik. Ez a hiányosság kiküszöbölhető azzal az elméleti feltevéssel, hogy a "megszállt" és a "szabad" államok jogaiban is egyenlőek (lásd a Bogolyubov-transzformációt ).
A modellnek matematikai hibái vannak, amelyeket végtelen számú negatív állapot figyelembevétele okoz, amelyek mindegyike (vagy majdnem mindegyike) foglalt. Fizikai megfontolások alapján az sem világos, hogy egy (állítólag elektronokkal teli) vákuum elektromos töltésének miért kell feltétlenül nullának lennie. Az ezektől a paradoxonoktól való megszabadulási kísérletek a kvantumtérelmélet néhány gondolatához is vezettek , amelyeket a „tenger” feltalálása és az antirészecskék létezésének kísérleti megerősítése után fejlesztettek ki.
A modern fizikában a Dirac-tenger elméletét nem szó szerint veszik. A Higgs-óceán ennek az elképzelésnek a továbbfejlesztésének tekinthető .
A Dirac-tenger a kultikus japán animesorozat , az Evangelion [1] [2] [3] 16.17-es epizódjában szerepel .
A Káosz; Fej és Káosz; Gyermek című vizuális regényekben a Dirac-tenger fontos szerepet játszik a történet tudományos-fantasztikus elemében. A gigalománok, a különleges képességekkel rendelkező emberek beavatkozhatnak a Dirac-tengerbe, ezáltal láthatják egymás illúzióit, és „valódi letöltéssel” valósággá is válthatják azokat.