Naar inhoud springen

Paul Dirac

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
NobelprijswinnaarPaul Dirac
8 augustus1902–20 oktober1984
Paul Dirac (ca. 1930)
Paul Dirac (ca. 1930)
Geboorteland Verenigd Koninkrijk
Geboorteplaats Bristol
Nationaliteit Brits
Overlijdensplaats Tallahassee
Nobelprijs Natuurkunde
Jaar 1933
Reden "Voor de ontdekking van nieuwe, productieve vormen van deatoomtheorie."
Samen met Erwin Schrödinger
Voorganger(s) Werner Heisenberg
Opvolger(s) James Chadwick
PortaalPortaalicoon Natuurkunde

Paul Adrien Maurice Dirac(Bristol,8 augustus1902–Tallahassee,20 oktober1984) was eenBritstheoretisch natuurkundigeen een van de pioniers van dekwantummechanica.In1928leidde hij het bestaan af vanantimaterie.

Leven

[bewerken|brontekst bewerken]

Jeugd en studie

[bewerken|brontekst bewerken]

Dirac werd geboren als zoon van Charles Adrien Ladislav Dirac (1866-1936) en Florence Hannah Holten (1878-1941). Zijn vader was een Zwitserse immigrant van het kantonWallisinZwitserlanddie leraarFranswas. Zijn moeder, Florence Hannah Holten, kwam oorspronkelijk uitCornwallen was de dochter van een zeeman. Paul had een oudere broer en een jongere zus. Zijn vroege familieleven lijkt redelijk ongelukkig te zijn geweest door de ongewoon strenge en autoritaire natuur van zijn vader. Hij ging naar deBishop Primary Schoolen later aan deMerchant Venturers Technical College.Deze laatste was verbonden met deUniversiteit van Bristolen legde de nadruk op wetenschappelijke vakken en moderne talen; een ongewone regeling in een tijd waarin het secundaire onderwijs in hetVerenigd Koninkrijkgrotendeels was gewijd aande klassieken.Dirac zou hier later veel dankbaarheid voor tonen.

Hij studeerdeelektrotechniekaan de Universiteit van Bristol en studeerde af in1921.Hij kon geen werk vinden alsingenieur,maar kon via een verkorte opleiding wiskunde studeren in Bristol. Hij haalde zijn diploma in dewiskundein Bristol in1923en kreeg toelating om onderzoek te doen aan hetSt John's CollegeteCambridge,waar hij het overgrote deel van zijn carrière zou blijven. Aan deUniversiteit van Cambridgeraakte hij geïnteresseerd in dealgemene relativiteitstheorieen in dekwantummechanicaen hij werkte daarin onder het toezicht vanRalph Fowler.

Ontdekkingen

[bewerken|brontekst bewerken]

In 1926 ontwikkelde hij een versie van de kwantummechanica die het werk vanWerner Heisenbergover dematrixmechanicaen dat vanErwin Schrödingerover degolfmechanicamet elkaar verenigde in een enkelmathematisch formalismedatobservabelenverbindt metoperatorendie werken opvectorenin eenoneindig-dimensionaleHilbertruimte,die de toestand van eenfysischsysteem beschrijven. Hiervoor kreeg hij de titel Ph.D. (doctor) van Cambridge.

In1928publiceerde hij deDirac-vergelijking,gebaseerd op het werk vanWolfgang Pauliover het niet-relativistische elektron metspin.[1]Deze relativistische vergelijking beschrijft hetelektron.Dit werk leidde tot Diracs voorspelling van het bestaan van hetpositron,hetantideeltjevan het elektron, dat hij interpreteerde als een gat in wat uiteindelijk de "Diraczee"zou worden genoemd; de oneindig diepe zee van elektronen met negatieveenergiedie het universum zou vullen en die ervoor zou zorgen dat de elektronen met positieve energie niet al hun energie zouden uitstralen, oneindig negatieve energie zouden krijgen en zo het einde van het universum zouden inluiden.

Het elektron met positieve lading, nu "positron" genoemd, werd in1932waargenomen doorCarl Anderson,die daarvoor in 1936 de Nobelprijs ontving. Dirac droeg ook bij tot denatuurkundedoor zijn uitleg van de oorsprong van dekwantumspinin het relativistische karakter van de wereld.

DiracsPrinciples of Quantum Mechanics(gepubliceerd in1930) werd een van de standaard handboeken en wordt nog steeds gebruikt. Hij introduceerde debra-ketnotatie,waarin |ψ>, een ket, een vector in de gewoneHilbertruimterepresenteert, en <ψ|, een bra, de duale hiervan is. <ψ|ψ> (de braket) staat dan voor hetinwendig product.Dirac introduceerde ook deDiracdelta,Dirac-delta-distributieof Dirac-delta-functie.

In hetzelfde artikel van mei 1931[2]waarin Dirac zowel het bestaan postuleerde van het anti-elektron en het antiproton voorspelde hij een derde hypothetisch deeltje: demagnetische monopool.Hij bewees dat het bestaan van een enkele monopool in het universum zou volstaan om de kwantisatie van deelektrische ladingte verklaren.

Aanvankelijk trok Diracs monopoolhypothese weinig aandacht, al kreeg hij van Pauli de bijnaam "Monopolean". Maar na de ontdekking van het positron in 1932 en nadat in 1955 het bestaan van het antiproton experimenteel werd bevestigd doorEmilio SegrèenOwen Chamberlainbegon men ook het idee van monopolen serieus te nemen. Hoewel er door vele fysici op allerlei manieren naarstig naar is gezocht, is het monopool tot heden (nog) niet gevonden.

Nobelprijs

[bewerken|brontekst bewerken]

Paul Dirac deelde eenNobelprijsnatuurkunde in1933metErwin Schrödinger"voor de ontdekking van een nieuwe productieve vorm van atoomtheorie". Dirac was eenLucasiaans Professorin wiskunde van Cambridge van 1932 tot 1969. De Diracprijzen wordt uitgereikt te zijner ere. Ook werd een constante naar hem vernoemd; deconstante van Dirac(ħ - gedefinieerd als h/2π, met h deconstante van Planck). Deze constante is een belangrijk hulpmiddel in de kwantummechanica. In 1952 kreeg hij deCopley Medal.

Naar Florida

[bewerken|brontekst bewerken]

Dirac bracht zijn laatste jaren door aan deFlorida State University(FSU) inTallahasseeteFlorida.Dr.Bruce Hellman(Diracs laatste Ph.D.-student) stelde in1977aan de FSU deDirac-Hellman Awardin, een studentenprijs voor een uitzonderlijk goede verhandeling in de theoretische natuurkunde. Dirac stierf in Tallahassee, waar hij is begraven. Om hem te eren werd een plaquette geplaatst in deWestminster AbbeyteLonden.

Persoonlijk

[bewerken|brontekst bewerken]

Dirac was een bijzonder getalenteerd natuurkundige maar hij was ook erg verlegen en probeerde elke vorm van publiciteit te vermijden. Toen hij in 1933 de Nobelprijs won, wilde hij deze aanvankelijk afwijzen, maar toen men hem vertelde dat hij dan nóg meer aandacht zou krijgen, veranderde hij toch van gedachten. Voor de plechtigheid nodigde hij zijn vader niet uit (zijn moeder was wel aanwezig), vermoedelijk vanwege de gespannen verhoudingen na de zelfmoord van zijn oudere broer Reginald in 1925.[3]

Hij trouwde in1937met Margit Wigner, een zus van de Hongaars-Amerikaanse fysicusEugene Wigneren kreeg twee eigen dochters (Mary Elizabeth en Florence Monica), terwijl hij stiefvader werd van Margits zoon en dochter.

Anekdotes

[bewerken|brontekst bewerken]

Dirac was een overtuigdatheïst.Wolfgang Paulireageerde op een zeldzame verklaring van Dirac met: "Als ik Dirac goed begrijp, bedoelt hij dit: er is geen god en Dirac is zijn profeet."

Dirac stond er bij zijn collega's om bekend zeer precies en stilzwijgend te zijn. ToenNiels Bohreens klaagde dat hij niet wist hoe hij een zin in een wetenschappelijk artikel moest beëindigen, antwoordde Dirac: "Op school hebben ze me geleerd nooit een zin te beginnen zonder te weten hoe hij zal eindigen." Toen hij bij een bezoek aan deSovjet-Uniewerd uitgenodigd om een lezing over zijnfilosofieover de natuurkunde te geven, stond hij enkel op en schreef hij op het bord: "Natuurkundige wetten moeten wiskunde, schoonheid en eenvoud bezitten." Toen hem, bij dezelfde gelegenheid, werd gevraagd naar zijn mening over poëzie, antwoordde hij dat: "In de wetenschappen probeert men iets te vertellen wat niemand nog weet op een zodanige manier dat iedereen het verstaat. Bij poëzie is het net omgekeerd."

Dirac viel ook op door zijn bescheidenheid. Hij noemde de vergelijking voor de tijdsevolutie van een kwantummechanische operator de "Heisenberg-bewegingsvergelijking" terwijl hij de eerste was die deze neerschreef. De meeste natuurkundigen spreken overFermi-Diracverdelingvoor deeltjes met halftallige spin enBose-Einsteinstatistiekvoor heeltallige deeltjes. Dirac gebruikte tijdens zijn lezingen steevast de oude benaming "Fermistatistiek". Die voor heeltallige spin noemde hij "Einsteinstatistiek" – "om symmetrieredenen", legde hij uit.

Volgens een anekdote vanGeorge Gamowzou Paul Dirac, na het observeren van de handenarbeid van zijn echtgenote, door louteretopologischeanalyse het averechtsbreienhebben heruitgevonden (George Gamow, "Biografie van de fysica", vertaling D. Burger, Arnhem 1962).

Zie ook

[bewerken|brontekst bewerken]
Natuurkunde
Wiskunde
Andere

Publicaties

[bewerken|brontekst bewerken]

Artikelen

[bewerken|brontekst bewerken]

Onder meer

Boeken

[bewerken|brontekst bewerken]
  • Principles of Quantum Mechanics(1930) - Een origineel werk dat de ideeën van de kwantummechanica samenvat met behulp van de moderne formalismen die grotendeels zijn ontwikkeld door de auteur zelf. Aan het einde van het boek legt Dirac ook de relativistische theorie van het elektron uit, die ook door hemzelf is ontwikkeld.
  • Lectures on Quantum Mechanics(1966) - Het grootste deel van het boek gaat over kwantummechanica in gekromde ruimtetijd.
  • General Theory of Relativity(1975) - Dit korte werk (slechts 68 bladzijden!) vat Einsteinsalgemene relativiteitstheorieelegant samen.

Bibliografie

[bewerken|brontekst bewerken]
  • (en)Helge Kragh,Dirac: A Scientific Biography(1990)
  • (en)Graham Farmelo,The Strangest Man: the Life of Paul Dirac,Faber and Faber,London 2009
[bewerken|brontekst bewerken]
Zie de categoriePaul DiracvanWikimedia Commonsvoor mediabestanden over dit onderwerp.
Overgenomen van "https://nl.wikipedia.org/w/index.php?title=Paul_Dirac&oldid=67687029"