식이 답을 두 개 내놓으면, 나머지 하나는 무엇일까?

그때 그곳

1928년까지 양자역학은 상대성이론과 따로 놀았습니다. 슈뢰딩거 방정식은 전자가 빛에 가까운 속도로 움직일 때 맞지 않았습니다.

디랙은 그 둘을 하나로 묶는 식을 찾고 있었습니다.

왜 이 질문이었나

그가 찾아낸 식은 아름다웠습니다. 전자의 자전(스핀)이 저절로 튀어나왔습니다. 그전까지는 실험에 맞추려고 손으로 집어넣던 성질이었는데, 식이 알아서 내놓은 겁니다.

그런데 식이 답을 두 벌 내놓았습니다. 하나는 우리가 아는 전자입니다. 다른 하나는 에너지가 음수인 상태였습니다.

보통은 이런 답을 물리적으로 의미 없다고 버립니다. 디랙은 버리지 않았습니다.

알아낸 것

그는 그 답이 전자와 질량은 같고 전하가 반대인 입자를 가리킨다고 보았습니다. 그런 것은 아무도 본 적이 없었습니다.

1932년 앤더슨이 우주선을 관측하다가 그 입자를 찾아냈습니다. 양전자입니다. 예측하고 4년 만이었습니다.

지금 병원의 PET 검사가 이것을 씁니다. 양전자를 내는 물질을 주사하면, 그 양전자가 몸속 전자와 만나 소멸하며 빛을 냅니다. 그 빛의 위치를 잡아 영상을 만듭니다.

식을 믿고 답을 버리지 않은 결과가 오늘 암을 찾는 장비가 되었습니다.

이 카드에 나온 말

반물질