Antimadde nedir? Antimaddenin Keşfi.

Antimadde nedir kavramı ortaya çıktığından beri, yalnızca bilimsel tartışmaları ve tartışmaları körüklemekle kalmadı, aynı zamanda birçok doğaüstü masalın da kahramanı oldu. Melekler ve Şeytanlar adlı kitap ve filmde Profesör Langdon, Vatikan Şehri’ni bir antimadde bombasından kurtarmaya çalıştı. Dahası, Star Trek’in Starship Enterprise’ında bile, madde-antimadde imha tahrik sistemi, hafiften daha hızlı seyahat için kullanıldı.

Şu ana kadar net olan bir şey var, antimadde bilim kurgunun önemli bir parçası ve gerçek dünyada oldukça ünlü. Ama gerçek dünyamızda da bu kadar önemli mi? Günlük hayatımızda ne sıklıkla karşılaşıyoruz? Ve eğer gerçek dünyamızda mevcutsa, ilk kez nasıl tespit edildi? Hadi bulalım!

Yirminci yüzyılın başlangıcı, fizik tarihinin en çok meydana gelen dönemlerinden biriydi. Bu, fiziğin ilk temellerinin iki egzotik yeni teorinin, görelilik teorisi ve kuantum fiziği gibi dramatik girişiyle tamamen sarsıldığı zamandı. Görelilik teorisinin göreceli hızlarla hareket eden nesnelerle, yani ışık hızıyla karşılaştırılabilir hızlarla ilgilendiği yerde, kuantum teorisi mikroskobik dünyanın davranışını yöneten bir kutsal kitaptan başka bir şey değildi.

Fakat ne zaman tüm soruların cevabını bulduğumuzu hissettiğimizde sonunda yeni bir sorun Fizikçilerin kapısını çalmaya hazır hale geliyordu. Sorun, kuantum teorisinin göreceli olmamasıydı; bu, kuantum tanımının yalnızca yavaş hareket eden parçacıklar için işe yaradığı ve ışık hızına yakın yüksek hızlarda olanlar için işe yaramadığı anlamına geliyordu. Yani şimdi görev, hem göreliliği hem de kuantum fiziğini birleştirecek bir şeye ulaşmaktı. Ve bu, antimadde kavramının devreye girdiği zamandır.

Dirac Denklemi ve Antimadde Nedir

Kuantum sistemlerinin dinamiklerini tanımlayan en önemli denklem Schrodinger Dalga Denklemiydi. Ancak bu denklem yalnızca göreceli olmayan hızlarda hareket eden parçacıklar için iyiydi. Bu yüzden bilim adamları, göreli parçacıkların dinamiklerini açıklayacak yeni bir denklem bulmak zorundaydı – özel göreliliği kuantum mekaniğiyle bağlayacak bir denklem.

Dirac ve Feynman’ın Antimadde açıklaması:

1928’de Paul Dirac , bir elektronun davranışını tanımlamak için kuantum teorisi ve özel göreliliği birleştiren garip bir denklem buldu. Kuşkusuz, Dirac denklemi ona 1933 Nobel Ödülü’nü kazandırdı ama aynı zamanda başka bir soruna da yol açtı – tıpkı x 2 = 1 denkleminin x = 1 veya x = -1 olmak üzere iki olası çözümü olabileceği gibi, Dirac denkleminin de iki çözümü olabilir; pozitif enerjili elektron ve negatif enerjili elektron için bir tane. Ama bildiğimiz kadarıyla, bir parçacığın enerjisi her zaman pozitif bir sayı olmalıdır! Peki şimdi ne yapmalı?

Dirac, bundan yola çıkarak, negatif enerjili bu parçacıkların sıradan parçacıklar değil, antiparçacıklar olduğunu yorumladı. Var olan her parçacık için, parçacığa tam olarak uyan, ancak ters yüke sahip karşılık gelen bir karşı parçacık da olduğunu iddia etti. Bu, bir elektrona her yönden özdeş, ancak pozitif elektrik yüküne sahip bir “antielektron” olması gerektiği anlamına gelir. Diğer tüm özellikler ve kuantum sayıları da yakından ilişkilidir, ancak tüm yüklerin işaretleri tersine çevrilmiştir. Ve bu antiparçacıkların temel yapı taşları olarak alınmasıyla oluşan madde, antimadde dediğimiz şeydir!

Parçacıklar ve antiparçacıklarının zıt yükleri olmasına rağmen, bu, elektriksel olarak nötr parçacıkların antiparçacıklarıyla aynı olduğu anlamına gelmez. Örneğin nötron, kuarklardan, antinötron ise antikuarklardan yapılmıştır. Fotonlar ve nötrinolar gibi kütlesiz parçacıklar kendi antiparçacıklarıdır. Antiparçacık dünyası çılgın, değil mi? Ancak çılgınlık henüz bitmemişti. Bir başka çarpıcı açıklama, varlığını hissettirmeye hazırdı. 1949’da ünlü Fizikçi Richard Feynman kendi antiparçacık tanımıyla geldi. Antiparçacıkların zamanda geriye doğru hareket eden normal parçacıklar olduğunu aktardı. İlginç, değil mi?

Antimaddenin deneysel kanıtları: – Antimadde nedir

Dünyamız kanıta dayanıyor. Desteğinde deneysel bir kanıt bulunmadıkça ve olmadığı sürece hiçbir teori tamamlanmış sayılmaz. Sonunda, antimadde hakkındaki teoriler ses çıkarmaya başladığında, dünyanın dört bir yanındaki deneyciler aşağıdaki gibi bazı olağanüstü keşifler yapmak için kendilerini çalışmaya koydular:

Pozitron:

1932’de genç bir profesör olan Carl Anderson , bir bulut odasında kozmik partikül duşlarını inceliyordu . “Pozitif yüklü ve elektronla aynı kütleye sahip bir şeyin” bıraktığı iz gördü. Bir yıllık sürekli bir çabanın ardından, izlerin aslında pozitif yükünden dolayı “pozitronlar” olarak adlandırdığı antielektronlardan oluştuğu sonucuna vardı. Bu keşif, antimadde hikayesindeki ilk deneysel dönüm noktasıydı.

Antinükleonlar:

Yıldızlararası ortamda kozmik ışın protonlarının çekirdeklerle çarpışmasının bir sonucu olarak kozmik ışınlarda karşıt protonların mevcut olduğu bilinmesine rağmen, yapay üretimleri, yapay bir kaynak kullanılmadan mümkün olmayan muazzam miktarda enerji gerektiriyordu. Bununla birlikte, 1954’ten önce, dünyadaki hiçbir hızlandırıcı, gerekli olduğu tahmin edilen minimum enerjinin yarısından fazlasını elde edemedi. Ancak Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda bir parçacık hızlandırıcı olan Bevatron çalışmaya başladıktan sonra, av nihayet sona erdi.

1955’te, antiprotonlar ilk olarak, 6 milyar elektron-volt aralığında enerji elde ettikten sonra, proton senkrotrondan yüksek enerjili protonlarla bir bakır hedefi bombardıman ederek üretildi. Bu keşif, 1959 Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülen Berkeley’li fizikçiler Emilio Segrè ve Owen Chamberlain tarafından yapıldı. Antiproton’un deneysel keşfinden kısa bir süre sonra antineutron, 1956’da Bevatron’da proton-proton çarpışmalarında keşfedildi.

Anti çekirdekler ve Antiatomlar:

1965’e gelindiğinde, atomları oluşturan her üç parçacık, yani. elektronlar, protonlar ve nötronların her birinin bir karşı parçacığa sahip olduğu biliniyordu. Şimdi ortaya çıkan soru şuydu: Eğer parçacıklar atom oluşturmak için birbirine bağlanırsa, antiparçacıklar da anti atomlarda birbirine bağlanır! Fizikçiler, atom altı antiparçacıkların bir araya geldiklerinde nasıl davrandıklarını bilmek istediler.

Son olarak, anti-çekirdek sorusunun cevabı, 1965 yılında, bir antiproton artı bir antinötrondan oluşan bir antimadde çekirdeği olan antideuteronun gözlemlenmesiyle bulundu. Hedefe, biri Antonino Zichichi tarafından CERN’de Proton Senkrotronu kullanılarak, diğeri ise Leon Lederman tarafından yönetilen, New York Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki Alternating Gradient Synchrotron (AGS) hızlandırıcı kullanılarak iki fizikçi ekibi aynı anda ulaştı.

Anti çekirdeğin keşfedilmesinden sonra, bir sonraki hedef bir anti-atom üretmekti. Bu hedef nihayet 1995 yılında, CERN’nin Düşük Enerji Antiproton Halkası (LEAR) tesisinde 3 haftalık bir süre boyunca antiprotonlar ve ksenon atomları arasındaki çarpışmalar sırasında 9 antihidrojen atomu üretildiğinde gerçekleştirildi.

Bugüne kadar üretilen yapay antimaddenin kantitatif analizi:

Antimadde arayışı yaklaşık 9 on yıl önce başlamış olsa da, işler şimdi bile çok düzgün değil. Antimadde çevremizdedir, kozmik ışınlar her gün üzerimize bol miktarda antimadde yağdırır. Meyve sepetinizdeki muzlar bile her 75 dakikada bir pozitron salgılar. Yine de, bugüne kadar önemli miktarda antimaddeyi yakalayıp üretemedik. Biliyor musunuz, bugüne kadar insanlar tarafından yapılmış tüm antimadde bir anda yok edilse bile, üretilen enerji bir fincan çayı kaynatmak için bile yeterli olmayacaktır!

Bunun arkasındaki sebep, antimadde maddeyle karşılaştığında yok olması, yani hem madde hem de antimadde enerji patlamasına yol açacak şekilde yok olmasıdır! Ve bu evrende maddenin ne kadar bol olduğunu bildiğimiz için, antimaddenin yakalanmadan bile yok edilmesi çok kolay hale geliyor! Bu nedenle, bu sorunların üstesinden gelmek için antimadde parçacıkları, çok fazla para ve kaynağa mal olan ultra yüksek hızlı çarpışmalarda oluşturulur. Kesin olarak, tek bir gram antimadde üretmek 63,5 trilyon dolar alır! Neden henüz yarım gram üretmediğimize şaşmamalı!

Bazı cevaplanmamış sorular:

Pek çok teori, büyük patlama sırasında eşit miktarda madde ve antimaddenin yaratılmış olması gerektiğini iddia ediyor. Ama durum böyleyse neden henüz yok olmadık? Karşılık gelen karşımaddemiz nerede? Dirac, Nobel Dersi’nde bile, antimaddeden yapılmış tamamen yeni bir evrenin varlığı üzerine spekülasyon yaptı. Öyleyse, eğer varsa, nerede? Başka bir Evrende gerçekten anti benliklerimiz var mı? Tüm bu gizemler henüz ortaya çıkmadı! Öyleyse, antimadde hakkında çok şey biliyoruz, ancak yeterince bilmiyoruz! Henüz çok daha beklenmedik bir şey var!

Antimadde fiyatı – Antimadde nedir