Antimaddenin Keşfi ve Dirac Üzerine

Evrenin madde&antimadde simetrisi fikri, 1928'de Paul Dirac tarafından bilim dünyasına kazandırıldı ve böylece çok önemli gelişmelerin de temeli atılmış oldu.

- Eric Rose

Dirac, elektronun dalga mekaniğini özel görelilikle uyumlu hâle getiren denklemini kaleme aldığında (Dirac Denklemi), enerji spektrumunun hem pozitif hem negatif değerler içerebileceğini görmüştü ancak o zamanki deneysel veriler yalnızca pozitif enerjili elektronları tanımlıyordu. Bu ikilik, Dirac'ı "negatif enerji bandı"nı boşlukta dolu bir deniz olarak yorumlamaya zorladı. Eğer tüm negatif enerji durumları tıpkı Pauli ilkesine uygun biçimde işgal edilmişse, bir tanesinin boşalması bize pozitif yüklü bir boşluk yani antielektron (pozitron) izlenimi verir. Bu tür bir antimaddenin keşfi ve Dirac denkleminin getirdiği kavramsal çerçeve, fiziksel bilgiyle felsefi eleştiri arasındaki sürekli etkileşimin parlak bir örneğini sunuyor.

DIRAC'IN ÖNGÖRÜSÜNÜN NESNEL BİR BULGUYA DÖNÜŞÜMÜ

Bu kuramsal öneri, deneysel akla karşı bir meydan okumaydı: Neden negatif enerji durumları fizikte görünmüyordu ve nasıl olur da negatif enerji taşıyan parçacıklar gerçekliğe yansımamıştı? Dirac'ın "Boşluk Hipotezi"nin ilk eleştirilen yanlarından biri, kavramın termodinamik ve istatistiksel temellerinin belirsiz olmasıydı; zira negatif enerji denizinin sabit bir referans noktasına sahip olup olmadığı açıklığa kavuşmamıştı. Dirac, varolan kuantum mekaniği paradigmasının ötesine geçerek hesaplanabilir ama gözlemlenmemiş bir olguyu hipotez olarak önerdi.

1932'de Carl Anderson'ın bulutsuz odalarda kozmik ışın izlerini incelerken keşfettiği pozitif yüklü "elektron benzeri" parçacık, Dirac'ın öngörüsünü nesnel bir bulguya dönüştürdü.

Burada geçen "bulutsuz" kelimesi, odanın normalde aşırı doymuş bir buharla dolu olmasına rağmen parçacık geçişi olmadan görünür bir "bulut" veya iz oluşmadığı anlamına geliyor. Bu andan itibaren, teori ve deney arasındaki eleştirel diyalog tansiyonunu hiç yitirmedi.