Vuoto affollato

L'esperimento di Lamb–Retherford ha posto i fisici di fronte ad una questione difficile: perché nell'atomo dell'idrogeno l'elettrone sull'orbita 2s (sferica) ha un'energia più alta rispetto all'orbita 2p (a forma di 8). L'equazione di Dirac teneva già conto di per sè dello spin dell'elettrone e degli effetti quantistici dovuti all'accelerazione nelle prossimità del nucleo (sull'orbita p). Nell'atomo di idrogeno non ci sono nemmeno altre correzione, come negli atomi più complessi, tipo il sodio. L'unica spiegazione che rimaneva era che l'interazione elettrostatica (soprattutto sull'orbita s) era più debole di quanto risultasse dalla teoria di Coulomb.

Ciò significa che lo spazio tra il nucleo e l'elettrone è riempito di qualcosa, così come lo spazio tra le due superfici di un condensatore è riempito con un dielettrico. Un dielettrico nel vuoto?

Questa spiegazione presuppone che attorno al „vero” elettrone si crei una nuvola di elettroni „temporari”–virtuali: in realtà una nuvola di coppie elettrone-positrone. Poiché gli elettroni virtuali sono attirati dal nucleo ed i positroni virtuali respinti, tra il nucleo ed il „vero” elettrone si trova un po' di carica negativa degli elettroni virtuali. Come se il vuoto fosse polarizzato.

Accade un effetto simile nell'esperimento che segue. Un bastoncino di plastica carico dovrebbe attirare una lametta così come attira pezzetini di carta. La presenza di acqua, o meglio la sua polarizzazione dovuta all'interazione elettrostatica con la carica del bastoncino, causa l'accumulo sul bordo più vicino della lametta di una carica uguale a quella del bastoncino – la lametta viene respinta. Come l'elettrone nel vuoto polarizzato.