Teora de huecos[editar]Las soluciones negativas deEen la seccin precedente son problemticas: desde el punto de vista de la mecnica relativista, la energa de una partcula en reposo (p= 0) seraE = mc2tanto comoE = - mc2. Matemticamente parece no haber motivo alguno para rechazar las soluciones correspondientes a energa negativa.Para afrontar este problema, Dirac introdujo una hiptesis (conocida comoteora de huecos) segn la cual elvacoes el estado ms importante de los cuantos, en el que todos los estados propios de energa negativa del electrn estn ocupados. Esta descripcin del vaco, como un mar de electrones es llamada elmar de Dirac. Elprincipio de exclusin de Pauliprohbe a los electrones ocupar el mismo estado, cualquier electrn adicional sera forzado a ocupar un estado propio de energa positiva, y los electrones de energa positiva no podran decaer a estados propios de energa negativa.Posteriormente Dirac razon que si los estados propios de energa negativa estn llenos de forma incompleta, cada estado propio no ocupado llamadohueco podra comportarse como unapartcula cargadapositivamente. El hueco tiene energapositiva, ya que se necesita energa para crear un par partcula-hueco a partir del vaco. Dirac en un principio pensaba que el hueco era unprotn, peroHermann Weyladvirti de que el hueco se comportara como si tuviera la misma masa del electrn, mientras que el protn es, aproximadamente, dos mil veces ms masivo. El hueco fue finalmente identificado comopositrn, partcula descubierta experimentalmente porCarl David Andersonen1932.Por necesidad, la teora de huecos asume que los electrones de energa negativa en el mar de Dirac no interaccionan unos con otros, ni con los electrones de energa positiva. Con esta asuncin, el mar de Dirac producira una inmensa (de hecho, infinita) carga elctrica negativa, la mayor parte de la cual de una forma u otra sera anulada por un mar de carga positiva debido a que el vaco permanece elctricamente neutro. Sin embargo, es completamente insatisfactorio postular que los electrones de energa positiva pueden ser afectados por el campo electromagntico, mientras los electrones de energa negativa no lo son. Por este motivo, los fsicos abandonaron la teora de huecos en favor de lateora de campos de Dirac, que deja de lado el problema de los estados de energa negativa tratando los positrones como verdaderas partculas. (Caveat: en algunas aplicaciones de lafsica de la materia condensada, los conceptos basados en la teora de huecos son vlidos). El mar deelectrones de conduccin, en unconductor elctrico, llamadomar de Fermi, contiene electrones con energas ms altas que elpotencial qumicodel sistema. Un estado vaco en el mar de Fermi se comporta como un electrn cargado positivamente, si bien se remite tanto a un hueco como a un positrn. La carga negativa del mar de Fermi es equilibrada por la carga positiva de la reja inica del material.En el enfoque moderno la interpretacin del mar de electrones se refiere al problema de la eleccin del estado del vaco. De hecho en algunas teoras, diferentes elecciones del estado del vaco pueden tener consecuencias fsicas diferentes.