Uno de los fundadores de la mecánica y la electrodinámica cuánticas; el “gigante” Dirac.

El 8 de agosto de 1902,  nacía el físico teórico británico Paul Adrien Maurice Dirac (8 de agosto de 1902 – 20 de octubre de 1984).

diracCompartió en 1933 el Premio Nobel de Física con Erwin Schrödinger “por el descubrimiento de nuevas teorías atómicas productivas

Estudió en la Bishop Primary School y en el Merchant Venturers Technical College, una institución de la universidad de Brístol.

Se graduó en ingeniería eléctrica en la universidad de Brístol en 1921. Tras trabajar poco tiempo como ingeniero, Dirac decidió que su verdadera vocación eran las matemáticas. Completó otra carrera en matemáticas en Brístol en 1923 y fue entonces admitido en la Universidad de Cambridge, donde desarrollaría la mayor parte de su carrera.

En 1926 desarrolló una versión de la Mecánica Cuántica en la que unía el trabajo previo de Werner Heisenberg y el de Erwin Schrödinger en un único modelo matemático que asocia cantidades medibles con operadores que actúan en el espacio vectorial de Hilbert y describe el estado físico del sistema. Por este trabajo recibió un doctorado en física por Cambridge.

En 1928, trabajando en los spines no relativistas de Pauli, halló la ecuación de Dirac, una ecuación relativista que describe al electrón.

La ecuación de Dirac de ondas relativista da una descripción de las partículas elementales de espín ½, como elelectrón, y es completamente consistente con los principios de la mecánica cuántica y de la teoría de la relatividad especial. Además de dar cuenta del espín, la ecuación predice la existencia de antipartículas.

La ecuación de Dirac describe las amplitudes de probabilidad para un electrón solo. Esta teoría de una sola partícula da una predicción suficientemente buena del espín y del momento magnético del electrón, y explica la mayor parte de la estructura fina observada en las líneas espectrales atómicas. También realiza una peculiar predicción de que existe un conjunto infinito de estados cuánticos en que el electrón tiene energía negativa. Este extraño resultado permite a Dirac predecir, por medio de las hipótesis contenidas en la llamada teoría de los agujeros, la existencia de electrones cargados positivamente.

El positrón fue observado por primera vez por Carl Anderson en 1932. Dirac contribuyó también a explicar el spin como un fenómeno relativista.

dirac2En 1931 Dirac mostró que la existencia de un único monopolo magnético en el Universo sería suficiente para explicar la cuantificación de la carga eléctrica.

Dirac obtuvo la cátedra Lucasiana de matemáticas de la Universidad de Cambridge donde ejerció como profesor de 1932 a 1969.

Sus primeras aportaciones incluyen el cálculo moderno de operadores para la mecánica cuántica, que él llamó Teoría de Transformaciones, así como una versión temprana de la formulación de integrales de camino. También creó un formalismo de muchos cuerpos para la mecánica cuántica que permitía que cada partícula tuviera su propio tiempo.

Su ecuación de ondas relativista para el electrón fue el primer planteamiento exitoso de una mecánica cuántica relativista. Dirac fundó la teoría cuántica de campos con su interpretación de la ecuación de Dirac como una ecuación de muchos cuerpos, con la cual predijo la existencia de la antimateria así como los procesos de aniquilación de materia y antimateria.
El desarrollo de la teoría cuántica de campos ocurrió simultáneamente con el de la mecánica cuántica «ordinaria», en un intento de explicar los fenómenos atómicos tomando también en cuenta las leyes de la teoría de la relatividad.5Entre 1926 y 1928 se desarrollaron los primeros intentos de encontrar una ecuación de onda relativista que describiera el movimiento de una partícula cuántica, debidos a Erwin Schrödinger y a Paul Dirac. Sin embargo, dichas ecuaciones mostraban ciertas inconsistencias.

Por otro lado, en 1926  Werner Heisenberg, Pascual Jordan y Max Born profundizaron en el estudio del problema del cuerpo negro: el comportamiento de la radiación electromagnética dentro de una cavidad, en ausencia de partículas cargadas. Esto constituyó el primer ejemplo de una teoría cuántica de campos, en este caso aplicando las reglas de cuantización al campo electromagnético

dirac3Dirac, fue el primero en formular la electrodinámica cuántica, si bien no pudo calcular cantidades arbitrarias debido al límite de distancias cortas que requiere de la renormalización.

Su libro Principios de la Mecánica Cuántica de Dirac, publicada en 1930  es considerado como una de las obras científicas más importantes de la Historia de la Ciencia.

Dirac pasó los últimos años de su vida en la Florida State University (Universidad Estatal de Florida) en Tallahassee, Florida.

Allí murió en 1984, y en 1995 se colocó una placa en su honor en la Abadía de Westminster en Londres.

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Publicado el 8 agosto, 2015 en Física. Añade a favoritos el enlace permanente. Deja un comentario.

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