Fiziğin Gizemleri:Antimadde

327 Views

Antimadde, normal maddenin tam tersi olarak tanımlanabilir. Antimaddenin atom altı parçacıkları, normal maddeye zıt özelliklere sahiptir ve bu nedenle bu parçacıkların elektrik yükü tersine çevrilir. Büyük Patlama’dan sonra yaratılan antimadde birçok araştırmanın konusu olsa da nadirliği ve maddenin antimaddeye üstünlüğü günümüz evreninde henüz kesin olarak açıklanamayan durumlardır

Antimaddenin Keşfi

1928 yılında İngiliz fizikçi Paul Dirac, göreceli bir hızda hareket eden bir elektronun davranışını tanımlamak için kuantum teorisi ile özel göreliliği birleştiren bir denklem yazdı ancak ona 1933’te Nobel Ödülü’nü kazanan denklem ise bir sorun teşkil ediyordu. Denklemin pozitif enerjili bir elektron ve negatif enerjili bir elektron için iki çözümü vardı, tıpkı x2=4 denkleminin x=2 ve x=-2 olmak üzere iki çözümünün olması gibi

Klasik fizik (ve sağduyu), bir parçacığın enerjisinin her zaman pozitif bir sayı olması gerektiğini dikte etse de Dirac denklemi, her parçacık için karşılık gelen, parçacığa tam olarak uyan ancak zıt yüklü bir karşı parçacığın var olduğu anlamına gelecek şekilde yorumlandı. Örneğin, her elektron için her yönden aynı, ancak pozitif elektrik yüküne sahip bir “antielektron” veya “pozitron” olmalıydı. Bu görü, antimaddeden oluşan galaksilerin ve evrenlerin olasılığını gündeme getirse de madde ve antimaddenin birbirine temas ettiğinde yok olduğu ve bir enerji parıltısı içinde kaybolduğu biliniyordu. Ayrıca Büyük Patlama madde ve anti eşit miktarda oluşturulmuş olması gerektiği de açıktı. Öyleyse evrende antimaddeden çok daha fazla madde olmasının sebebi neydi?

Antimaddeyi daha iyi anlayabilmek için madde hakkında yeterince bilgiye sahip olmamız gerekir. Madde; hidrojen, helyum veya oksijen gibi kimyasal elementlerin temel birimleri olan atomlardan oluşur. Ancak fizikçiler bir atomu dahi yeni yeni anlamaya başlarken antimadde hakkındaki bu soruların cevabına ulaşmak şu an için mümkün durmuyor. Öte yandan basit bir perspektiften bakıldığında atomların elektron, proton ve nötron gibi parçacıklardan oluştuğunu ve her atomun belirli sayıda protonlardan oluştuğunu sizlere tekrar hatırlatabiliriz.

Antimaddenin Yeri

Büyük patlamadan sonraki ilk anlarda evrenin enerjiyle dolu olduğunu ve evren soğuyup genişledikçe hem madde hem antimadde parçacıkları oluşmaya başladığını biliyoruz. O anlarda maddenin antimaddeye nasıl üstün geldiği hala devam eden bir merak konusu olsa da antimaddeyi birtakım matematiksel hesaplardan sonra laboratuvarda yüksek hızlarda yapılan çarpışmalar ile elde edebiliyoruz.

Antimaddenin Depolanması

Madde ile antimadde karşılaşırsa bir birlerini gama patlaması şeklinde yok ederler. O halde maddenin hâkim olduğu laboratuvarlarımızda antimaddeyi nasıl üretiyoruz?

Bu sorunun cevabı bilimin en büyük başarılarından biri olan parçacık hızlandırıcıları. Yüksek enerjilerde çalışan devasa makinelerde ‘birikim halkaları’ bulunur ve halkalardaki mıknatısların oluşturduğu yüksek manyetik alan atom altı parçacıkları yönlendirir

Bu bilgiden yola çıkan Avusturyalı Bruno Touschek, elektronlarla aynı kütleye sahip ancak zıt yüklü olan pozitronları maddeyle etkileşmeden depolamanın bir yolunu keşfetti. Mıknatıs setlerinin elektronları sağ pozitronları sol yöne gönderecek şekilde ayarlanmaları üzerine kurulan yöntem başarılı oldu.

Bu yöntemde manyetik alanlar ve elektrik alanlar kullanılarak uzaydan daha vakumlu bir vakum ortamı oluşturulabilir ve antimadde parçacıklarını dönüp duran demetler halinde depolanabilirdi. Böylece manyetik alandan oluşan kafeslerde antimadde depolanmaya ve incelenmeye başlansa da bu kolay görünen yöntemin gerektirdiği yüksek enerji bakımından oldukça meşakkatli ve zor olduğu söylenebilir.

Antimaddenin üretildiği ilk yerin Cern ve üretilen ilk antimaddenin ‘pozitron’ olduğunu biliyoruz. Hala devam eden Cern’deki araştırmalar sonucunda şu zamana kadar pozitron, antiproton ve antihidrojen üretilmiştir. Buna ek olarak bu çalışmalar hem evren hakkında ki bilgimizi genişletecek hem de yeni teknolojiler üretmemizi sağlayacaktır.


KAYNAK:

https://www.livescience.com/32387-what-is-antimatter.htm

lhttps://home.cern/science/physics/antimatter

Tagged ,

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.