دانشمندان تجربی روش جدیدی پیدا کنند که بتوان با دقت
بسیار بیشتر از قبل چیزی را اندازه بگیرند، انگیزه کافی برای
شروع آن پیدا می کنند. دیدگاه های جدید نسبت به جهان
معمولا از لابه لای همین آزمایشات پیش می آید، مثلا زمانی
که دانشمند هلندی آنتونی فیلیس ون لیونهوک در سال
1967 توسط میکروسکوپی به قطره آبی که ظاهرا خالی بود
خیره شد، فهمید که پر از انواع حیات است. در این مورد
(طیف اتم) نیز آزمایشگران انگیزه لازم را داشتند. تا قبل از
آزمایش لمب دقت کار های آزمایشگاهی به حدی نبود که
پیشبینی های دیراک را با جزئیات بررسی کنند و سوال
کلیدی که در ذهن لمب بود این بود که بداند آیا این جزئیات نیز درست پیشبینی شده اند؟ این تنها راهی است که می
توان آن نظریه را امتحان کرد و زمانی که لمب نظریه را
امتحان کرد مشخص شد در حد 100 در یک میلیارد، جواب
اشتباه است، که این عدد از حساسیت آزمایش آنها بالاتر بود.
چنین عدم توافق کوچکی در آزمایش، خیلی چشمگیر
نیست، اما پیشبینی ساده ترین تفسیر ها از نظریه دیراک
کاملا با قطعیت بیان می شد، همینطور که نتایج آزمایش
قطعی بود و این دو با هم اختلاف داشتند.
در طول سالهای بعد نظریه پردازان شاخص، خود را به
درون گود انداختند تا بتوانند این اختلاف را حل کنند. جواب
نهایی پس از کاری طولانی به دست آمد و پس از حل مشکل
مشخص شد که معادله دیراک جواب دقیق را می دهد اما به شرطی که شما اثرات ذرات مجازی را نیز در نظر بگیرید. از
لحاظ تصویری می توان به صوت زیر مطرح کرد. اتم های
هیدروژن معمولا در کتاب های شیمی به صورت زیر کشیده
می شوند، با یک پروتون در مرکز و یک الکترون در حال
گردش به دور آن که در بین سطوح مختلف می تواند جهش
کند. با این حال اگر ما این امکان را در نظر بگیریم که جفت
الکترون-پوزیترون بتوانند ناگهان برای لحظه ای از هیچ بوجود
آیند و سپس از بین بروند، آنگاه اتم هیدروژن چگونه به نظر
خواهد آمد؟ الکترون مجازی که بار منفی دارد تمایل
دارد که در اطراف پروتون گردش کند و همینطور پوزیترون
ترجیح می دهد که دورتر باشد. به هر حال چیزی که از این
تصویر بر می آید این است که توزیع بار واقعی در اتم
هیدروژن در هیچ لحظه ای به نحوی نیست که بتوان را را به
صورت ساده یک الکترون و یک پروتون ترسیم کرد.
خوشبختانه ما فیزیکدانان(پس از کار پر زحمتی که
فاینمن و دیگران انجام دادند) یاد گرفتیم که معادله دیراک را
با دقت دلخواه استفاده کنیم و تاثیر انواع محتمل ذرات
مجازی را که ممکن است متناوبا در محدوده اتم هیدروژن به
وجود آیند، بر روی طیف هیدروژن محاسبه کنیم. و وقتی که این کار را انجام دهیم ما می توانیم بهترین و دقیق ترین
پیشبینی علمی را انجام دهیم..ادامه دارد... 🆔@barokh