真空について

質問

真空は．電子と反電子で構成されていると．なんかの本で読みました．
最新の物理学で．真空がどうなっているのかしりたいです

回答No.3

siegmund

察するに，ディラックの空孔理論の話(を少し誤解されている？)
じゃないかと思います．

ディラックが電子の波動方程式を相対論的に拡張した結果，
いろいろなことがうまく説明できたのですが，
負のエネルギーの電子が出てきてしまいました
(いくらでも低いエネルギーが可能)．
エネルギーは低い方が安定ですから，
電子は負のエネルギー状態に落ち込んじゃうことになって，どうも具合が悪い．
電子はフェルミ粒子と言われて，１つの状態に１電子しか存在できませんから
(１つの椅子に１人しか座れないようなもの)，
既に椅子がふさがっていれば他の電子が落ち込んでしまうことはありません．
こういう意味で，我々が電子がない空間(真空)と言っているものは，
実は負のエネルギー電子で満たされた状態だというのです．
負のエネルギー状態は観測にかかりません．
で，γ線が来るなどして負の状態の電子が十分なエネルギーをもらうと
正のエネルギー状態になって観測にかかるようになります．
つまり，電子が生まれたように見える．
元の場所は電子が抜けたので孔が空いているようなことになります．
その孔が陽電子(反電子)として観測されます．
これを電子対生成と言っています．
ディラックははじめ陽子が「孔」だと思っていましたが，
すぐにそれではダメなことが示されました．

この話ははじめ「そんな馬鹿な」と思われたようですが，
アンダーソンが宇宙線から陽電子を検出して一挙に正しい理論だという評価を得ました．
このアンダーソンは湯川秀樹が予言した中間子の検出もやっています．

孔のところに正のエネルギーを持つ電子が落ち込むと，
電子－反電子対が消滅したように見え，その分のエネルギーが
γ線として放出されます(lucky111 さんが書かれている)
これが電子対消滅．

なお，運動量などの問題があるので，
γ線がいつでも電子対に変わるわけではありません．