Anti-madde Nedir?

Özellikle Dan Brown’ın Melekler ve Şeytanlar kitabından sonra halk arasında da gittikçe popüler olmaya bütün insanları endişelendirmeye başlayan anti-maddenin doğasına ve yapabileceklerine, üretimine değineceğiz.

Anti-madde normal etrafımızı saran elektron, proton, nötron, müon, nötrino, kuark vb parçacıkların ve bunların bir araya gelerek oluşturduğu daha karmaşık yapıların ayna yansıması gibidir yani bir nevi kardeşi ama biraz fazla kindar. Melekler ve Şeytanlar kitabını okuduysanız veya filmini izlediyseniz anti-maddenin yıkıcı gücü hakkında biraz fikriniz vardır. Kitapta CERN’de çalışan bir araştırmacının gözü çıkarılıp retina taramasından geçirildikten sonra yere atılıyordu ve o araştırmacının arkadaşı laboratuvara girdiğinde arkadaşının cansız bedenini yerde görüp şoka uğruyordu ancak asıl şok retina taramasıyla giriş izni veren kapının açılmış ve içerideki anti-madde tanklarından birisinin alınmış olduğudur.

Şimdi fiziksel olarak biraz bahsedelim bundan; anti-madde normal maddeyle aynı kütleye, spine sahip normal maddeden farkı anlaşılmayan sadece elektriksel olarak antisi olduğu maddenin zıt işaretlisidir. Mesela elektronun anti-maddesi pozitron elektronla tamamen aynı özelliklere sahiptir ama elektrik yükü pozitiftir ki gerçekte elektronun yükünün negatif olduğunu biliyoruz, protonun ise anti-maddesi anti-protondur ve elektrik yükü negatiftir. Eğer elinizde anti-atom olsun isterseniz ve en basit atomu oluşturmak için 1 pozitron ve 1 anti-proton alırsanız oluşturduğunuz madde hidrojen atomunun davrandığı gibi davranır ancak merkezindeki anti-proton negatif yüklü ve yörüngedeki pozitron pozitif yüklüdür. Hatta bunlar o kadar birbirine benzer ki pozitronu uyarıp bir üst enerji düzeyine çıkarırsanız ve kuantum tünelleme yapıp daha düşük düzeye geçip foton salmasını beklerseniz salınan fotonun özellik bakımından normal hidrojen atomundaki elektronu uyarıp kuantum tünelleme yaptırdıktan sonra alacağımız sonuçla tamamen aynıdır. Yani eğer bizden milyonlarca hatta milyarlarca ışık yılı uzakta normal maddeyle etkileşmeyen anti-madde yıldızları, gezegenleri hatta galaksileri varsa bunların normal maddeden mi yoksa anti-maddeden mi yapıldığını söyleyemeyiz.

Peki kim ve nasıl bulmuştur anti-maddelerin doğada var olması gerektiğini? Bazılarınızın bildiği gibi Paul Dirac. Paul Dirac, kendi çalışmalarında bazı parçacıkların negatif kütlesi olabildiğini matematiksel olarak keşfetmiştir ve bu tarz kütleye sahip olan anti parçacıkların zamanda yolculuk edeceğini söylemiştir ancak biraz daha sonra bu özelliğin kütleden değil elektrik yükünden kaynaklandığını anlamıştır ve yine mükemmel bir keşiftir çünkü bu eğer doğruysa doğadaki her parçacığın onunla elektriksel yük olarak farklı bir ikizi var demektir.

Gelelim üretimine, CERN’deki parçacık hızlandırıcıları gibi parçacıkları harika hızlarda çarpıştırıp açığa çıkan enerjiden yeni parçacıklar oluşmasını bekleyen ve iki parçacığı çarpıştırıp bunların birbirlerini parçalamasına izin veren yapılar anti-maddenin oluşum yeridir. CERN anti-madde laboratuvarlarında en son anti-hidrojen atomu oluşturulmuştur ve üstte bahsettiğim tünelleme olayı test edilmiştir.

Anti-maddenin toplum tarafından bu kadar dikkat çekmesinin nedeni Dan Brown’ın kitabında bahsettiği ufacık bir anti-parçacığın koca bir şehri yok edebilecek potansiyele sahip olmasıdır. Anti-madde normal maddeyle etkileşime girince elektrik yükü olarak zıt özellikler taşıdığından birbirini yok eder ve açığa saf bir enerji çıkarır ki bu enerji E=mc*2 eşitliğinden kolayca anlaşılır. (yok olan parçacıklar elektron ve pozitronsa 2 elektron kütlesi kadar enerji açığa çıkar)

Big-bang teorisine göre evren başlangıçta aşırı hızlı bir şekilde genişlemeye başladığında maddeyle miktar olarak eşit şekilde anti-madde de yaratması gerekiyordu ancak bildiğimiz kadarıyla maddenin biz insanların ve diğer canlıların, gezegenimizin, güneşin, marsın ve güneş sistemimizdeki gezegenlerin dünyamıza çarpan gök taşlarının normal maddeden oluştuğunu biliyoruz aksi taktirde anti-maddeyle en ufak bir temasımız bir ülkeyi bile haritadan silebilirdi, şanslıyız ki böyle bir durum söz konusu değil. Eğer evrenimiz maddeden ve anti maddeden big-bang teorisinin öne sürdüğü gibi eşit miktarda madde-antimadde çifti yarattıysa evrenimizdeki kayıp anti-madde nerede? Neden maddenin anti-madde üzerinde böylesine bir baskısı var? Neden anti-madde ve normal madde etkileşime girince birbirini yok ediyor? Bu sorular şu anlık fiziğin cevaplanamamış en önemli sorularındandır. CERN gibi deneysel kuruluşların ve teorik olarak bu sorulara cevap arayan fizikçilerin bu asimetrinin nedenini bulma çabası hala devam etmektedir.

Hazırlayan: Eyüp Gürses

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir