空穴理論

空穴理論，是狄拉克根據泡利不相容原理提出的。所謂空穴，就是我們現在所知道的正電子。他認為所謂真空狀態並非真的空無一物，而是所有負能態都被電子占有，形成了負能態的電子海，同時所有正能態都未被電子占有。當海中的電子受激發躍遷到正能態上時，便出現了正負電子對的激發態。1932年，安德森從宇宙射線中發現了正電子的存在，證實了狄拉克的預言。狄拉克還與費米分別獨立地提出自旋為半整數的粒子所服從的統計分布規律，即費米-狄拉克統計。這一統計已經成為研究基本粒子物理的基礎。

最引人入勝的成就，就是他在純數學物理的基礎上建立起了狄拉克方程，並預言存在一種新的基本粒子——正電子。幾年後，在實驗室里發現了這種粒子。在1926年薛丁格發表波動力學的論文以後，狄拉克把非相對論的薛丁格方程推廣到相對論的情況並作了進一步的研究，於1928年建立了著名的有關電子理論的狄拉克方程。從這一方程出發，可以很自然地推出電子的自旋和與之相應的磁矩，以及電子的總能量既可取正值也可取負值等極其重要的結論。但是，對於能量為負值的狀態，已有的理論無法解釋。1930年，他根據泡利不相容原理提出了有名的空穴理論。