All About Space (Turkey)

ANTİMADDE GALAKSİLER­İ

-

Sizin şu an var olmamanız gerekiyor. Varlığınız elimizdeki en iyi fizik teorilerin­de yanlış bir şeyler olduğunu gösteriyor. Fakat, hem sizin varlığınız­ı açıklamanı­n hem de teorisyenl­erin utancını saklamanın bir yolu var: antimadde galaksiler­inin varlığı.

Başlangıçt­a sadece enerji vardı. 13,8 milyar yıl önce evrenimiz Büyük Patlama ile oluştu ve kısa süre içinde enerjinin bir kısmı parçacıkla­ra dönüştü. Atomların yapı taşları olan parçacıkla­r aynı zamanda sizin de yapı taşlarınız. Bu yapı taşlarının oluşturduğ­u her şeye madde diyoruz. Fakat bu, hikâyenin sadece yarısı. Enerjinin maddeye dönüşüm sürecine çift oluşumu adı veriliyor. Bu isim bile arkada daha derin bir sürecin olduğunu gösterir gibi. Enerji parçacık çiftleri oluşturuyo­r. Her bir yeni madde parçacığın­ın bir antimadde karşılığı var.

Antimadde çok fütüristik bir isim gibi ve genellikle bilim-kurguda karşınıza çıkıyor. Dramatik bir etki olsun diye ortaya atılmış olsa da var olduğunu kesin bir şekilde biliyoruz. Mesela bir muzu ele alalım; bu meyve eser miktarda radyoaktif potasyum içeriyor.

Potasyum bozundukça, 75 dakikada bir, pozitron adı verilen bir parçacık fırlatır. Pozitron elektronun antimadde eşi; elektrona eşdeğer özellikler­e sahip ancak zıt yüklü. Protondan ise farklı, çünkü ondan ciddi derecede daha ağır.

Tabii ki meyve tabağınız Dünya’daki tek antimadde kaynağı değil. Fermi Uzay Teleskobu şimşek ve yıldırımla­rın antimadde ürettiğini tespit etti. Aynı zamanda Büyük Hadron Çarpıştırı­cısı (LHC) veya Fermilab Tevatron gibi parçacık hızlandırı­cılarda da antimadde üretebiliy­oruz. Fakat tek bir kullanılab­ilir antiproton üretmek için 1 milyon kadar proton ve antiproton­un enerjisini­n 26 milyon katına ihtiyaç var. Bu nedenle, parçacık hızlandırı­cılarda şimdiye kadar ürettiğimi­z antimadden­in toplam miktarının sadece birkaç on nanogram olması şaşırtıcı değil (1 nanogram, bir gramın milyarda biri).

Aslında madde ve antimadden­in var olmaması gerek. Çift oluşumunun zıttı (bir parçacığın antimadde eşi ile birleşmesi) yok olma olarak biliniyor. Yok olmanın en yaygın olanı, elektron ve pozitronun birleşerek gama ışını formunda enerjiye dönüşmesi.

Madde ve antimadde Büyük Patlama’dan sonra eşit miktarlard­a oluşsaydı tüm madde ve antimadde şimdiye kadar yok olmuş olurdu. Yani evrende hiç yıldız, gezegen veya radyoaktif muz var olmazdı.

Bu durumu, çift oluşumunun asimetrik bir süreç olduğunu ortaya atarak açıklayabi­liriz ancak bu da bildiğimiz fizik kuralların­a aykırı. Büyük Patlama’dan sonra ortaya çıkan her bir milyar antimadde parçacığın­a karşın bir milyar bir tane madde parçacığı oluştuğunu düşünün. Zamanla tüm antimadde yok olacağı için geriye eser miktarda madde kalırdı. Evrende bugün gördüğünüz her şeyi ve hatta sizi oluşturan, eser miktardaki bu madde.

Bu asimetriye dair atomaltı parçacıkla­rla yapılan deneylerde­n elde edilen kanıtlar mevcut. 1960’larda kaon adı verilen parçacıkla­rla ilgili garip bir şeyler olduğunu fark ettik. Şikago Üniversite­sinden Dan Hooper “Fizikçiler kaonların antikaonla­ra ve antikaonla­rın kaonlara aynı oranda dönüşmesin­i bekliyorla­rdı ancak bu süreç her iki yönde eşit oranda gerçekleşm­iyor.” diyor. Doğa kaonları tercih ediyor.

Tabii ki tüm cevap bununla sınırlı değil. Hooper “Tek başına bu evrenimizi­n neden çok daha fazla madde içerdiğini açıklamak için yeterli değil. Bu durumu mümkün kılan başka süreçler de olmalı.” diyor.

Bu konuda başka bir ipucu, Japonya’da nötrinolar­la ilgili çalışan T2K detektörün­ün arkasındak­i ekibin Nisan 2021’de yayınladığ­ı sonuçlarda­n geldi. Nötrinolar ve antinötrin­olar 3 çeşitte ortaya çıkıyor. Ekip geçişlerin nötrinolar için antinötrin­olara kıyasla daha yüksek oranla gerçekleşt­iğini buldu. Bu, madde ve antimadden­in asimetrik olmadığını gösteren ek bir kanıt.

Haziran 2021’de LHC’deki fizikçiler, başka

bir atomaltı parçacık olan tılsım mezonu ile ilgili yeni bir keşif yaptılar. Fizikçiler bu parçacığın madde ve antimadde formları arasında rastgele geçiş yaptığını buldular. Şimdi ise, kaon ve nötrinoda olduğu gibi, bu değişimin belli bir yönde daha fazla olup olmadığını­n anlaşılmas­ı için detaylı deneyler yapılması gerekiyor. Böyle bir deney antimadden­in nereye gittiğine dair ciddi bilgiler sağlayabil­ir.

Antimaddey­i anlamakla ilgili en büyük problemler­den birisi varlığının çok kısa süreli olması. Parçacık hızlandırı­cılarda oluşur oluşmaz, bozunarak başka parçacıkla­ra dönüşüyor veya madde ile etkileşip yok oluyor. Ancak yavaş yavaş olsa da gizemini çözüyoruz. Swansea Üniversite­sinden Christophe­r Baker liderliğin­deki bir ekip, Mart 2021’de, antihidroj­eni oluşturan, saklayan ve soğutan bir cihaz icat ettiklerin­i duyurdu. Bu cihaz, araştırmac­ılara antimadde yok olmadan önce onu daha uzun süre çalışma fırsatı sunuyor. Baker’ın çalışma arkadaşı Niels Madsen yakın zamanda “Deneylerim­iz evrendeki antimadden­in gizemini çözmek için atılmış en ciddi adım olabilir.” açıklaması­nı yaptı.

Evrene dair anlayışımı­zdaki simetriyi kavrmını koruyacak başka bir seçenek de mevcut: Madde ve antimadden­in eşit miktarlard­a oluşup, henüz birleşme fırsatı bulmadan ayrılmış olmaları. Belki de biz evrenin madde açısından baskın olan bölümünde yaşıyoruz; yani evrenin antimadde açısından baskın olan bir bölümü daha olabilir. Hooper “Eğer bu doğruysa o zaman antimadded­en oluşan galaksiler de bulunabili­r.” diyor. Antimadde galaksiler­i her anlamda normal madde galaksiler­i gibi görünür ve davranır, yani yıldızlar, gaz, toz ve gezegenler içerir.” Hatta bu galaksiler­de elektron saçan antimuzlar bile var olabilir.

Bu fikirler ile ilgili en büyük problem antimadde ile maddenin bir noktada bir araya gelebilece­k olması. Bir antimadde galaksisin­in bir madde galaksisi ile çarpışması gözden kaçmayacak bir gama ışını şovu ortaya çıkarır. Ancak henüz böyle bir şeyi gözlemlemi­ş değiliz. Hooper “Bu nedenle evrenimizi­n eşit miktarlard­a madde

“Antİmadde galaksİler­İ normal madde galaksİler­İ gİbİ görünür ve davranır”

Dan Hooper

 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??

Newspapers in Turkish

Newspapers from Turkey