Paul Adrien Maurice Dirac (1902–1984) war ein britischer Physiker und einer der bedeutendsten Theoretiker der Quantenmechanik. Er formulierte die „Dirac-Gleichung“ zur Beschreibung relativistischer Elektronen und sagte damit die Existenz von „Antimaterie“ voraus – ein Konzept, das später experimentell bestätigt wurde und heute zentrale Bedeutung in der medizinischen Bildgebung besitzt.
Biographical Data
Dirac wurde 1902 in Bristol geboren. Er studierte Elektrotechnik und Mathematik in Bristol und Cambridge und wurde einer der führenden Physiker des 20. Jahrhunderts. 1933 erhielt er gemeinsam mit Erwin Schrödinger den Nobelpreis für Physik. Dirac war Professor in Cambridge und später an der Florida State University. Er starb 1984 in Tallahassee.
Scientific Contributions
Dirac entwickelte 1928 die „Dirac-Gleichung“, die das Verhalten von Elektronen unter Berücksichtigung der Relativitätstheorie beschreibt. Daraus folgten revolutionäre Konzepte:
– Vorhersage des „Positrons“ – des Antielektrons
– mathematische Begründung für den „Spin“ als quantenmechanische Eigenschaft
– Grundlage für die Entwicklung der „Quantenelektrodynamik“
– Beschreibung der Materie-Antimaterie-Symmetrie
Diese Arbeiten schufen das theoretische Fundament für viele Technologien in der modernen Physik und Medizin.
Bedeutung in Radiologie, PET und MRT
Diracs Vorhersage der Antimaterie führte zur Entdeckung des Positrons – der zentralen Teilchenart in der **Positronen-Emissions-Tomografie (PET)**. In der PET-Bildgebung werden Positronen ausgesendet, treffen auf Elektronen und annihilieren – dabei entstehen zwei Gammaquanten, die bildgebend erfasst werden.
Auch die Beschreibung des „Spins“ – eine quantenmechanische Eigenschaft, die Dirac theoretisch erklärte – ist die Grundlage der **Magnetresonanztomografie (MRT)**, die auf Kernspinresonanz beruht.
In der **Strahlentherapie und Teilchenmedizin** bildet Diracs Theorie die Basis für präzise Berechnungen von Teilchenbahnen und Wechselwirkungen.
Sources and Literature
Dirac PAM. The Quantum Theory of the Electron. Proc R Soc A. 1928.
Dirac PAM. Principles of Quantum Mechanics. Oxford University Press, 1930.
Bushberg JT et al. The Essential Physics of Medical Imaging. Wolters Kluwer, 2021.
Netter FH. Atlas of Human Anatomy. Elsevier, 2023.
