Antimadde (Karşımadde)

“Karşı madde, bir farkla fizik madde ile özdeştir. Karşı madde, normal maddelerde bulunan elektrik yüklerinin zıddı zerreciklerden oluşur. Karşı madde, insanlığın bildiği en güçlü enerji kaynağıdır. Yüzde yüz verimlilikle enerji çıkarır (nükleer yarılım verimliliği yüzde bir buçuktur). Karşı madde kirliliğe yada radyasyona neden olmamakla birlikte, bir damlası gün boyunca New York Şehri’ni aydınlatmaya yeter. Buna rağmen, bir sakıncası vardır…

Karşı madde son derece kararsızdır. Herhangi bir şeyle… havayla bile temasa geçtiği anda tutuşur. Karşı maddenin bir gramı, 20 kilo tonluk-Hiroşima’ya atılan bombayla aynı büyüklükte -nükleer bomba enerjisini içerir.

Yakın zamana kadar karşı madde sadece küçük miktarlarda üretiliyordu (bir defada birkaç atom). Ama CERN, yeni Antiproton Hız Kesicide (çok daha büyük miktarlarda karşı madde üretebilecek gelişmiş bir karşı madde üretim tesisi) büyük gelişmeler kaydetti.

Ortaya bir soru çıkıyor; patlamaya son derece hazır olan bu madde dünyayı mı kurtaracak, yoksa şimdiye dek yapılan en ölümcül silahı üretmekte mi kullanılacak?”

Kosmosta, birçok şeyin aksini görmek mümkün. Peki ya görmediklerimiz? Her şeyin çifti, algılayamadığımız bir yerlerde mevcut mu? Bilim adamlarının antimadde üzerinde yaptıkları çalışmalar, bu ihtimali güçlendiriyor.
Gece ile gündüz yaş ile kuru, ak ile kara, artı ile eksi… Makrokos­mosta ve mikrokosmosta birçok şeyin aksi ile birlikte yaratıldığını görmek mümkün. Peki ya görme­diklerimiz? Mesela yaşadığımız dün­yanın çifti ya da her birimizin çift­leri evrenin ulaşamadığımız nokta­larında mevcut mu? Bilim adamları­nın madde ve antimadde üzerinde yaptıkları çalışmalar bu soruya ke­sin olarak cevap verememekle bir­likte, bu ihtimalin olabilirliğine dikkat çekiyor. Araştırmalara göre anti­madde evrenin kocaman bir aynada yansıyan karşılığı gibi ve burada, madde dünyasındaki parçacıkların çoğu özelliği. adeta ters yüz edil­miştir. Biri diğerinin aksi gibi davra­nan madde ve antimaddenin ilginç bir özelliği ise birbirlerinin varlığına tahammül edememeleri. Bu iki madde bir araya geldikleri zaman her ikisi de şiddetli bir gama ışıma­sı yayarak yok oluyor Bu işleme yok olma [annihilatiaon] deniliyor.

Antimadde ile ilk tanışıklık…
Antimadde kavramının ortaya atılması ilk olarak 1 920’1i yıllara te­kabül eder. İngiliz fizikçisi Paul Di­rac, Einstein’ın özel görelilik teorisi ile Kuantum Fiziği’ni bir araya geti­rerek antimadde fikrinin doğumuna vesile oldu. Birbirinden bağımsız olarak gelişen bu iki teori. ışık hızı­na yakın hareket eden elektronu tayin etmek için bezlere önemli veriler sunar. Özel görelilik teorisi ci­simlerin ışık hızına yaklaştığı du­rumları incelerken, Kuantum Teori’si genel olarak parçaların küçük öl­çekteki davranışlarını tanımlar. Dirac, bu iki teoriyi bir araya getire­rek ‘Dirac Denklemi’ adı verilen elektronun Göreli Kuantum Teorisi’ni ortaya koydu. Dirac teorisinde. elektronla aynı ağırlıkta fakat zıt yüklü bir parçacığın olması gerektiğini vurguluyordu Dirac 1931 de anti-elektronun, diğer adıyla pozitronun varlığından söz ediyordu Ya­pılan deneyler, pozitronun elektron­la birleşmesi sonucunda iki madde­nin de birbiri içinde adeta çözülerek yok olduğunu ve etrafa gama ışınla­rı yaydığını gösteriyordu

Diracın yaptığı deneyleri doğrula­yıcı nitelikte çalışmalar, 1932 yılında Amerikalı bir fizikçi olan Cari An­derson’dan geldi Anderson kozmik ışın adı verilen uzaydan gelen yük­sek enerjili bir parçacığın, atmosferdeki moleküllerle çarpışmasıyla antiparçacıkların meydana geldiğini fark etti. Sis odası yardımıyla izle­nen hareketlerde garip olan sapta­nan izin, protonun çizdiği izlere gö­re daha zayıf olmasıydı. Bu durum bilim adamlarını, parçacığın elektron olması gerektiği fikrine yöneltti. Fa­kat sis odasının çevresindeki man­yetik alan, gizemli parçacığı beklen­meyen bir şekilde elektronun hare­ketinin zıt yönünde hareket etmeye zorluyordu. Bu da onun pozitif yüklü bir parçacık olması gerektiğini gös­teriyordu. Antimaddenin varlığından şüphe duyan bilim adamları için böy­lece önemli bir kanıt daha ortaya konulmuş oldu. Artık günümüzde bi­lim adamları her parçacığın bir de antimaddesi olduğunu biliyor. Proto­na karşılık antiproton, nötrona kar­şılık antinötron vb.

Antimadde ile günlük hayatımızda karşılaşmamız mümkün değil, an­cak laboratuarlarda yapılan teferruatlı deneylerde, saniyeler süren kısa bir zaman zarfında antimadde bize yüzünü gösteriyor. Madde ile antimadde nasıl bir araya geldikle­rinde birbirlerini yok edip gama ışınlarına dönüşüyorlarsa, gama ışınları da kendiliğinden bir parça­cıkla onun antimaddesini meydana getirebiliyor. Bu sürece “çift oluş­turma [pair creation]” deniliyor.

Geriye doğru seyreden bir madde

1965 ‘yılında Richard Feynman antimaddenin ilginç başka bir özelliğini keşfetti.Antimadde, maddenin hemen hemen tüm özelliklerinin ge­riye evrilmiş niteliklerini sergiliyor­du ve bu özelliklerin belki de en önemlisi zamandı. Antimadde dün­yasında zaman geriye doğru akınca bütün özellikler de ister istemez tersine çevrilmiş oluyordu. Dolayı­sıyla zaman içinde geriye doğru ha­reket eden bir elektron bize artı yüklü görünüyordu. Bu, madde ile antimadde arasında zaman tersin­mesi olduğunun kanıtıydı. Feyn­man’a göre bir pozitron, zaman içinde geriye doğru hareket eden bir elektrondur. Bu tespitlerden yola çıkarak basit bir benzetme ya­parsak; izlediğimiz her hangi bir fil­mi madde dünyası olarak değerlen­dirirsek, bu filmin tersten izlendiği durumda karşımıza çıkacak görün­tüler belki de antimadde dünyasına karşılık gelir.

Evrenin oluşumu ve antimadde

Antimadde ile sadece deneylerde, saniyeler kadar kısa zaman zarfın­da karşılaşmak mümkün. Buna rağmen antimadde, Big Bang’e varacak kadar köklü bir tarihe sahip. Astro­fizikçilere göre Big Bang’den hemen. sonra evrende yaratılmış her 10 milyar antiproton için 10 milyar + 1 proton vardı. Böylece antiprotonun karşısında proton zafere ulaşmış oldu. Geri kalan madde-antimadde çiftleri ise birbirlerini yok ederek büyük enerjilerin çıkmasına neden oldular. Çıkan bu yoğun enerji, tek­rar madde ve antimaddenin oluşu­muna vesile olsa da ortamın sıcak­lığının kısa sürede düşmesi ile mad­de-antimadde çiftlerinin birbirini yok etme hızı, oluşma hızını geride bıraktı. Bu ise geride protonların ve gama ışınlarının kalmasına neden ol­du. Protonların antiprotonlar karşı­sındaki bu durumu dünyayı şekillen­diren maddenin de zaferi oldu. Kos­mos maddenin, antimaddeye tercih edilmesi şeklinde gelişti Bu zafer gerçekleşmemiş olsaydı belki de dünyada dolaşan antiinsanlarla, ya da antikalem, antikitap gibi anti­maddelerle karşılaşıp temas ettiğimizde, gama ışınlarına dönüşerek yok olma riski ile yaşayacaktık.

Evrenin oluşumu ile ilgili yukarıda belirtilen görüş birçok bilim adamı tarafından kabul görse de, bir kaç astrofizikçi bu düşünceleri kabul etmekle birlikte farklı bir sonuca ulaştılar. Bu görüşe gö­re evren, her tarafı ay­nı olmayan bir dantel örgüsü gibidir. Anti­madde evren içinde da­ğılmıştır. Bizim bu antı­maddeleri tespit edeme­memizin nedeni, dünyadan teleskopla gözlenemeyecek ka­dar uzakta bulunmalarıdır. Buna göre evrende antidünyaların olma ihtimali yüksek. Kim bilir belki de bu antidünyalarda bizlerin de karşlığı olan antiinsanlar, varlığımız hakkın­da meraklarını tatmin etmek için.

Teknolojide antimadde

Antimadde hakkında yapılan bilimsel çalışmalar sonucu elde edilen veriler, pratik hayatımızı kolaylaştırmak amacıyla teknolojiye uyar­lanıyor. Modern teknolojide anahtar rolü oynayan antimadde tıpta, . pozitron salma tomografisi (PET) taramaları, beyin ve kalp fonksiyonla­rının saptanmasında kullanılıyor. Uygulamada hastaya pozitron yayan radyoaktif madde enjekte ediliyor. Pozitronlar, yakındaki elektronlarla bir araya geldiklerinde parçacıklar yok oluyor ve gama ışıması meydana getiriyorlar. Bu ışın PET tarayıcısı tarafından algılanıp organların görüntülenmesinde kullanılıyor.

Bilim adamlarının üzerinde durduğu bir ko­nu ise antimadde üreterek bunların madde ile birbirlerini yok etmeleri sonucu oluşacak gama ışınlarından enerji elde etmek. Örneğin 1 kg benzin yanarak 9,1 milyon joul, 1 kg uranyum fizyonla 82 milyon joul enerji verir­ken, 1 kg protonun antiprotonla reaksiyonu so­nucu 9 milyar joul enerji açığa çıkar. Bu derece yüksek enerji elde etme fikri uzmanların anti madde­ye olan merakını artırıyor. Özellikle ABD Hava Kuvvetleri, antimadde enerjisini kullanarak uzaya roketler gönderme hayalleri pe­şinde. Fakat bu yakın gelecek için mümkün görünmüyor. Çünkü anti­maddenin üretimi için gerekli olan enerji, oluşacak enerjiden fazla ve bü­yük maliyetler gerektiriyor. Şu an için üretilmiş antimadde üreten cihazların verimlerinin düşük olmasının da bunda büyük payı var.