Las partículas (o antipartículas) realmente tienen energía negativa … si se mueven hacia atrás en el tiempo. Pero no lo son. O más bien, la física cuántica funciona de la misma manera.
Permíteme mostrarte una fórmula simple de la que puedo ofrecerte una explicación, incluso si no estás familiarizado con las matemáticas. La fórmula es [matemática] H = – \ parcial S / \ parcial t [/ matemática]. Es decir, existe esta cantidad [matemática] S [/ matemática] llamada la acción; y esta cantidad [matemática] H [/ matemática] llamada Hamiltoniana, que resulta ser la energía de un sistema descrito por [matemática] S [/ matemática]. La ecuación te dice que el hamiltoniano es igual a menos la tasa de cambio de la acción a lo largo del tiempo.
¿Por qué te estoy mostrando esto? Porque mira lo que sucede cuando hago que el tiempo vaya en reversa. Es decir, reemplazo [math] t [/ math] con [math] -t [/ math]. El signo de [matemáticas] H [/ matemáticas] también cambia. Entonces, avanzar en el tiempo con energía positiva es lo mismo que retroceder en el tiempo con energía negativa. En realidad significan lo mismo .
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En un escenario más complejo, también tengo que lidiar con cosas como la carga eléctrica. En ese caso, la afirmación se modifica ligeramente: avanzar con energía positiva es exactamente lo mismo que retroceder con energía negativa y carga opuesta.
Ahora bien, cuando miras la ecuación de Dirac, ves dos cosas: una solución de energía positiva y lo que parece ser una solución de energía negativa. Pero según las reglas anteriores, una partícula que va en una dirección en el tiempo con energía negativa es lo mismo que una antipartícula (carga opuesta) que va en la otra dirección en el tiempo con energía positiva.
Así que esa es realmente la interpretación de la ecuación de Dirac: en lugar de predecir partículas normales con energía negativa, predice antipartículas con energía positiva. En cuanto al avance en comparación con el retroceso en el tiempo, a la física cuántica realmente no le importa, ya que sus reglas son simétricas en el tiempo. (A la termodinámica le importa, pero esa es otra historia por completo).