شگفتی علمی برتر یک قرن گذشته از نگاه مجله ساینس نیوز6

پادماده

در سال ۱۹۳۰، ساینس نیوز لتر پیشنهاد بسیار جسورانه‌ی فیزیکدان بریتانیایی جوانی به نام پل دیراک را گزارش کرد. او استدلال کرد ماده درواقع چیزی بیش از مجموعه‌ای از حفره‌ها در خلاء فضا نیست. بنا به پیشنهاد او، فضا خالی نیست، بلکه پر از الکترون‌هایی است که دارای انرژی منفی هستند.

این الکترون‌های دارای انرژی منفی تشخیص‌پذیر نیستند؛ اما در نقاطی که در آن یک الکترون با انرژی منفی به اندازه کافی انرژی دریافت می‌کند تا از دریای انرژی منفی جدا شود، حفره‌ای مانند حبابی خالی در اقیانوس تشکیل می‌شود.

نبود الکترون موجب می‌شود حفره دارای بار الکتریکی مثبت شود.

دیراک تصور می‌کرد چنین حباب‌های دارای بار مثبتی در اقیانوس دارای انرژی منفی با پروتون‌ها مطابقت دارد. پروتون ذره بنیادینی است که بیشتر جرم تمامی اتم‌ها و به عبارت دیگر، تمام ماده را تشکیل می‌دهد.

اما او در اشتباه بود و به‌زودی متوجه شد حفره‌های دارای بار مثبت نمی‌توانند پروتون باشند، بلکه باید بسیار سبک‌تر و دارای همان جرمی باشند که یک الکترون معمولی با بار منفی دارد؛ بنابراین، دیراک وجود پادماده را پیش‌بینی کرد که ایده‌ی کاملا جدیدی بود. یک الکترون معمولی که با پادماده خود برخورد می‌کند.

با پر کردن حفره ناپدید می‌شود و طی این فرایند انفجاری از انرژی را آزاد می‌کند. پادالکترون دیراک خیلی زود در اشعه‌های کیهانی توسط فیزیکدانی به نام کارل اندرسون شناسایی شد که حاکی از وجود احتمالی ذره‌ای با بار مثبت با جرم برابر الکترون معمولی دارای بار منفی بود.