Anti Madde Nedir?

Antimadde, bilim kurgu eserlerinin vazgeçilmezlerinden birisidir. Örneğin Melekler ve Şeytanlar isimli kitap ve sonradan gelen film uyarlamasında Profesör Langdon, Vatikan'ı bir anti-madde bombasından kurtarmaya çalışmaktadır. Star Trek’in yıldız gemisi Atılgan, ışıktan daha hızlı yolculuk için antimadde kullanmaktadır.

Ancak antimadde, gerçektir: Antimadde, normal atom altı parçacıkların zıttı özelliklere sahip atom altı parçacıkları ifade eder; yani antimadde, normal maddenin zıttıdır. Daha spesifik olarak, antimaddenin taşıdığı atom altı parçacıklar, normal maddenin taşıdığı atomların zıttı özelliklere sahiptir. Bu parçacıkların elektriksel yükü de ters yönde dönmektedir. 

Antimadde madde ile karşılaştığında, hemen enerjiyi yok ederler. Antimadde bombaları ve antimaddeyle güçlendirilmiş uzay gemileri şimdilik çok düşük olasılıklı kavramlar... Ancak antimadde hakkında kafa yoracak pek çok gerçek detay bulunuyor!

Antimadde Nasıl Oluşur?

Büyük Patlama'dan sonra antimadde normal madde ile bir arada oluşmuştur; fakat antimadde bugün yaşadığımız evrende oldukça nadir bulunur bir haldedir. Bilim insanları ise bunun nedenini tam olarak bilemiyorlar. Antimaddeyi daha iyi anlamak için, madde hakkında daha çok bilgiye sahip olmamız gerekiyor.


Madde, atomlardan oluşur - ki bu atomlar hidrojen, helyum ve oksijen gibi elementlerin temel birimleridir. Her element belli bir atom sayısına sahiptir: hidrojen 1 atom; helyum 3 atom gibi... Bir atomun evreni karmaşıktır. Çünkü "spin" ve fizikçilerin yeni anlamaya başladıkları "lezzet" adı verilen özelliklere sahip egzotik parçacıklarla doludur. Fakat basit bir perspektiften bakacak olursak atomlar elektron, proton ve nötronlardan oluşur.

Antiparçacıklar

Çekirdek olarak adlandırılan bir atomun kalbinde protonlar (pozitif bir elektrik yüküne sahip olan) ve nötronlar (nötr bir yüke sahip olan) olarak bulunur. Genellikle negatif bir yüke sahip olan elektronlar, çekirdeğin etrafında yörüngeleri işgal eder. Yörüngeler, elektronların ne kadar "uyarılmış" olduğunda bağlı olarak değişebilir; uyarılma, ne kadar enerjiye sahip oldukları anlamına gelir.

NASA'ya göre, antimadde, maddeye göre elektriksel yükü ters yönde döner. Antielektronlar ("pozitron" olarak adlandırılır), elektron gibi davranır; ancak pozitif bir yüke sahiptir. Antiprotonlar ise, adlarından da alaşılacağı gibi negatif yüklü protonlardır.

 

NASA, bu antimadde parçacıklarının ("antiparçacıklar" olarak adlandırılır) CERN tarafından işletilen büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi büyük parçacık hızlandırıcılarında üretildiğini ve çalışıldığını belirtti. Şöyle yazıyorlar:

Antimadde antikütleçekimi demek değildir. Deneysel olarak doğrulanmamasına rağmen mevcut teori, antimaddenin yerçekimine normal madde ile aynı şekilde davrandığını öngörmektedir.

Antimaddeler Nerede Bulunurlar?

Antimadde parçacıkları ultra yüksek hızlı çarpışmalarda oluşturulur. Büyük Patlama'dan sonraki ilk anlarda sadece enerji vardı. Evren soğuyup genişledikçe, hem madde hem de antimadde parçacıkları eşit miktarlarda üretildi. Fakat maddenin antimaddeye neden ve nasıl üstün geldiği henüz keşfedilebilmiş değildir.

Her ne sebeple bu kırılma yaşanmış olursa olsun, her 1.000.000.000 (1 milyar) antimadde parçacığı için 1.000.000.001 (1 milyar 1) adet madde parçacığı oluşmuştur. Bu da, nihayetinde maddenin üstün gelmesine neden olmuştur.

Medium

Antimaddeyi Uzakta Aramayın!

Aslında antimadde her an, çok yakınımızda! Az miktarda antimadde, kozmik ışınlar ve uzaydan gelen enerjisel parçacıklar şeklinde Dünya üzerine sürekli olarak yağmur gibi yağar. Dünya'ya ulaşan bu antimadde parçacıkları metrekare başına 1-100 antimadde parçacığı düzeyinde olabilir. Bilim insanları, antimaddenin fırtınaların üzerinde de oluşabildiğini göstermişlerdir. Yani antimaddeyi bulmak için fazla uzağa bakmamıza gerek yoktur.

Bu kadar da değil: Antimadde her yerde! Örneğin muzlar, her 75 dakikada bir, bir pozitron saçarak antimadde üretir. Bunun nedeni, muzların doğal olarak oluşan bir potasyum izotopu olan az miktarda potasyum-40 içermesidir. Potasyum-40 bozundukça, süreçte bazen bir pozitron üretilir.

 

Vücudumuz ayrıca potasyum-40 içerir, yani sizde de pozitron yayıyorsunuz! Antimadde madde ile temas ettiği anda yok olduğu için bu antimadde partiküllerini tespit etmek çok zordur.

Ne Kadar Antimadde Ürettik?

Antimadde ile madde bir araya gelerek birbirini imha ettiğinde çok büyük miktarda enerji salma potansiyeline sahiptir. Bir gram antimadde, nükleer bomba büyüklüğünde bir patlamaya neden olabilir! Ancak insanlar olarak üretmeyi başardığımız antimadde miktarı çok küçüktür.

Fermilab’ın Tevatron partikül hızlandırıcısında oluşturulan antiprotonların tümü yalnızca 15 nanogram düzeyindedir. CERN'de üretilenler yaklaşık 1 nanogramdır. Almanya'daki DESY, şu ana kadar yaklaşık 2 nanogram pozitron üretebilmiştir.

İnsanların yaptığı antimaddelerin bir kerede yok edilmesi durumunda üretilecek enerji, bir bardak çayı bile kaynatmaya yetmezdi.

 

Sorun, antimadde üretiminin ve depolanmasının verimliliği ve maliyetidir. 1 gram antimadde yapmak, yaklaşık 25 milyon milyar kilovat saat enerji gerektirir ve bir milyon milyar dolardan fazlaya mal olur.

World of Weird Things

Doğru Tahmin, Nobel Ödülü Getirdi!

Antimadde ilk olarak 1928 yılında İngiliz fizikçi Paul Dirac tarafından öngörülmüştür. O dönemde New Scientist dergisi, Dirac hakkında şöyle yazmıştı

Sir Isaac Newton’dan sonraki en büyük İngiliz teorisyen!

Derginin yazdığı üzere Dirac, Einstein'ın ışığın evrendeki en hızlı hareket eden şey olduğunu söyleyen özel görelilik denklemini ve bir atomun yapısını açıklayan kuantum mekaniğini bir araya getirmiştir. Negatif yüklü veya pozitif yüklü elektronlar için çalışan denklemi keşfetmiştir.

Dirac, ilk başta bulgularını paylaşma konusunda tereddüt ederken, sonunda onları kabullendi ve evrendeki her parçacığın bir ayna görüntüsüne sahip olacağını söyledi. Amerikalı fizikçi Carl D. Anderson 1932'de pozitronları keşfetti. Dirac 1933'de Nobel Fizik Ödülü aldı ve Anderson ise ödülünü 1936'da aldı.

Antimadde Üzerinde Nasıl Çalışırız?

Antimadde, madde ile birleştiği anda yok olduğu için, antimadde üzerinde çalışmak istiyorsanız maddeyle birleşerek yok edilmesini önlemeniz gerekir. Ancak bunu başarmak mümkün!

 

Pozitronlar ve antiprotonlar gibi yüklü antimadde parçacıkları, Penning Tuzağı adı verilen cihazlarda tutulabilir. Bunlar, ufak parçacık hızlandırıcıları gibi düşünülebilir. Bu tuzakların içinde, manyetik ve elektrik alanlar bulunur. Bu sayede antimaddenin tuzağın duvarlarıyla çarpışmasına engellenir. Bu süreçte parçacıklar bir sarmal gibi durmaksızın dönerler.

Ancak Penning Tuzakları, antihidrojen gibi nötr parçacıklar üzerinde çalışmaz. Bu antiparçacıklar yüksüz oldukları için elektrik alanına hapsedilemezler. Bunun yerine, manyetik alanın her yöne doğru genişlediği bir alan yaratmak suretiyle üretilen Ioffe tuzaklarında tutulurlar. Bu tuzaklarda antiparçacıklar, bir kasenin dibinde yuvarlanan bilye gibi, manyetik alanın en zayıf olduğu alanda sıkışıp kalıyor.

Dünyanın manyetik alanı da bir tür antimadde tuzağı olarak işlev görebilir: Antiprotonlar, Van Allen radyasyon kemerleri adı verilen, Dünya çevresinde bulunan manyetik bölgelerde hapsedilebilmektedir.

Scitech Daily

Antimaddeden Uzay Gemisi Yapabilir miyiz?

Antimadde parçacıkları madde parçacıkları ile etkileşime girdiğinde, birbirlerini yok ederler ve enerji üretirler. Bu, mühendisler arasında "antimadde ile çalışan bir uzay aracı"nın Evren'i keşfetmek için etkili bir yol olabileceğini spekülasyonuna yol açtı. NASA, bu fikrin maddi tarafına şöyle dikkat çekiyor:

1 miligram antimadde oluşturmak için yaklaşık 100 milyar dolar gerekiyor Bu yüzden ticari olarak uygulanabilir olmak için bu fiyatın yaklaşık 10.000 kat düşürülmesi gerekmektedir.

Enerji üretimi ise bir başka problem. Antimadde oluşturmak için bir antimadde reaksiyonunda elde edilebilecek enerjiden çok daha fazla enerji sarf etmek gerekmektedir. Ancak bu, NASA ve diğer grupların antimadde uzay aracını mümkün kılabilecek teknolojiyi geliştirmek için çalışmalarını engellemiş değil. 2012 yılında Tauri grubundan bir araştırmacı şöyle diyor:

Antimadde ile çalışan bir uzay aracı 40 ile 60 yıl içerisinde kullanılabilir olacaktır.

NASA, 2010 yılında, Tauri Grubu ve diğerlerinin yardımıyla, bir füzyon uzay aracının nasıl çalışabileceğini ayrıntılı olarak anlatan "Teknolojinin Sınırları: Uzay Araştırmaları İçin Atılım Yetenekleri" adlı bir rapor hazırlamıştır.


Antimadde ile üretilen bir uzay aracı konsepti
Avatar

Tasarım, döteryum ve trityum peletleri (nötronları olmayan ortak hidrojenin aksine, çekirdeklerinde bir veya iki nötron bulunan ağır hidrojen izotopları) gerektirmektedir. Daha sonra bir antiproton ışını, içine gömülü bir uranyum tabakasına karşı basacak olan peletlere ışınlanır.

Antiprotonlar uranyuma çarptıktan sonra, her ikisi de yok edilecek ve bir füzyon reaksiyonu yaratacak ve fisyon ürünleri meydana gelecektir. Bu sayede düzgün yönlendirilmiş bir uzay aracı hareket ettirilebilecektir.

https://evrimagaci.org/anti-madde-nedir-8074