Antimadde, özellikle bilimkurgu filmleri ve kitapları sayesinde hemen herkesin aşina olduğu ama çok az kişinin gerçekten ilgilenip bilgi sahibi olduğu bir konu. Gerek bilimkurgu yüzünden gerekse kulaktan dolma bilgiler yüzünden antimadde hakkında yalan yanlış birçok bilgi bulunuyor. Peki, gerçekte antimadde nedir ve antimadde nasıl bulunur? İşte son zamanlarda çok merak edilen sorulara bu yazımızda tüm ayrıntılarıyla birlikte cevap vereceğiz.
Antimadde Nedir?
Antiparçacıklardan oluşan madde birimi olarak bilinen antimadde, ayrıca karşıt madde ve maddenin ters ikizi olarak da bilinmektedir. Büyük patlamadan sonra maddeyle beraber ortaya çıktığı bilinen antimadde, maddeye nazaran evrende çok az bulunmaktadır. İlk olarak Paul Dirac isimli bilim insanının denklemiyle ortaya çıkan antimadde gözlemlerle de ayrıca kanıtlanmıştır.
Antimadde normal maddenin zıttı olarak bilinmektedir. Şöyle ki; antimaddenin atomaltı parçacıkları, maddenin atomaltı parçacıklarının tersi olarak bilinir. Temel olarak maddeyi oluşturan bütün parçacıklar aynı şekilde antiparçacığa sahiptir. Bu yapı içerisinde madde / antimaddesi şeklinde sırayla verecek olursak atomaltı parçacıklar ve anti parçacıkları; elektron / pozitron, proton / antiproton ve nötron / antinötron şeklinde isimlendirilir. Bütün bu antiparçacıklar, atomaltı parçacıklarla aynı kütleye sahip olmakla beraber zıt yüklere sahiptir.
Antiparçacık Nedir?
Nasıl ki antiparçacıkların oluşturduğu antimadde, maddenin zıttı olarak tanımlanıyorsa; antiparçacıklar da maddeyi oluşturan atomaltı parçacıkların zıttıdır. Atomun çekirdeği, pozitif yüklü protonlar ve nötr yüklü nötronlar, çevresinde ise negatif yüklü elektronlar bulunur. Bunlar, maddenin parçacıkları olarak adlandırılan birimlerdir.
Aynı sistemi tersyüz ettiğimizde, maddenin tam anlamıyla karşıtını buluruz. Şöyle ki; antimaddenin çekirdeği, protonların negatif yüklü hali antiprotonlar ve antinötronlar, çevresinde ise elektronların pozitif yüklü hali pozitronlar bulunur. İşte bunlar da antimaddenin antiparçacıkları olarak adlandırılan birimlerdir.
Antimadde Nasıl Oluşmuştur?
Antimadde büyük patlamadan sonra maddeyle aynı zamanda ve aynı şekilde oluşmuş ancak az bulunması nedeniyle de keşfi çok sonradan yapılmıştır. Madde antimadde arasındaki bu değişkenlerin ana kaynağı ise henüz çözülebilmiş değil. Bu doğrultuda incelendiği zaman aslında bütün maddelerin antimaddesinin oluşumu mümkün görünüyor olsa da insanlar tarafından üretilebilmiş ya da oluşumuna şahit olunmuş değil. Bilim insanlarına göre, gerekli miktarda enerji, madde ve antimadde oluşumuna kaynaklık edebilirken; madde ile antimaddenin bir araya gelmesi ise ikisinin de yok olmasına ve teoriye göre enerjiye dönüşmesine neden olur. Bu dönüşümün formül olarak ifadesi de çokça denk geldiğiniz, “E=mc2”.
Özellikle antimaddelerin, maddelerin tersyüzü olduğunu belirtikten sonra anlıyoruz ki antimaddeler hakkında daha fazla şey öğrenmek için maddeleri daha yakından tanımak gerekiyor. Maddeler hakkında öğrendiğimiz her şey içinde antimaddelerin bilgisini taşıyor. Yani bir noktada biliyoruz ki maddenin içerdiği değerleri bir aynaya yansıttığımızı düşünürsek, antimadde o karşıdaki yansıma gibi ters bir değer içeriyor.
Antimadde Nasıl Bulunur?
Antimaddenin bulunması, çok geniş bir çalışma evreninde ultra hızla gerçekleştirilen çarpışmalar sonucunda ortaya çıkabilen bir ihtimaldir. Aslında antimadde nasıl bulunur sorusunun yanıtını en başta büyük patlamada aramak gerekir. Büyük patlamayı, maddeyi ve enerjiyi anladığımız zaman ancak antimaddeyi nerede ve nasıl bulabileceğimizi anlarız.
Büyük patlama sonrasında o kocaman boşluğun içinde yalnızca enerji vardı. Bu enerji, evrenin soğuması ve genişlemesi sonrasında, her ikisi de aynı miktarda olmak üzere maddeyi ve antimaddeyi ortaya çıkardı. Tam olarak bu noktada bilim insanları bir konuyu çözmekte çaresiz kalıyorlar, o da madde sayısının antimadde sayısına oranla bu kadar büyük fark yaratması ve çoğalmasıdır. Bilim insanları bunu sadece sayısal olarak ifade edebiliyor ancak açıklayamıyorlar. Sonuç olarak hesaplamalara göre her bir milyar antimadde parçacığına karşın bir milyar bir madde parçacığı ortaya çıktığı için zaman içinde madde bu üstünlüğü sağlamıştır denilebiliyor. Bu bilgi de sadece sayısal olarak mantıklı bir çıkış yolu bulmamızı sağlıyor.
İşin Sırrı Büyük Patlamada
Bütün madde ve antimadde probleminin düğümü aslında tam da büyük patlamada atılmış durumda. Büyük patlama konusu gerçek bir sonuca ulaştırılabilirse, o kadar antimaddenin nereye kaybolduğunu anlamak da mümkün olacaktır.
Uluslararası Uzay İstasyonu bünyesinde tam olarak bu konu üzerine çalışan ve antiparçacıkları arayan bir dedektör bulunuyor. Alfa Manyetik Spektrometresi adındaki bu dedektör, maddeyi antimaddeden ayırmaya yarayan bir manyetik alana sahiptir. Bu manyetik alanlar ve AMS dedektörünün çalışma prensibi, kozmik parçacıkların yolunu bükerek maddenin antimaddeden ayrılmasını sağlamaktır.
Antimadde arayışımızda, çok küçük bulgular bile herhangi bir yerde çok fazla antimadde olduğu bilgisini verebilir. Özellikle bize en doğru veriyi sunabilecek antihelyum atomunun ortaya çıkma şansı çok düşük. Çünkü bu işlemin gerektirdiği enerji miktarını karşılamamız mümkün görünmüyor. Ancak bunu mümkün kılabilseydik çok fazla antimadde olduğunu, nerede olduğu bir önem taşımaksızın anlamamız mümkün olabilirdi.
Sonuç
Antimadde arayışımızda, maddenin tam anlamıyla tersi konumunda olan bu olguyu, büyük patlamanın sonuçlarında ve evrenin herhangi bir köşesinde bulabileceğimizi görüyoruz. Ancak bu buluş için henüz yeteri kadar imkâna sahip olmadığımızı da biliyoruz. Hepsinin ötesinde antimadde nedir ve antimadde nerede bulunur sorularına yanıt aramak için yola çıktığımız bu yazımızda, antimaddenin ne anlama geldiğini; evrendeki ve yaşamımızdaki yerini keşfettik.
Eğer uzay bilimi ilgi alanınıza giriyorsa Eksen Eğikliği Olmasaydı Ne Olurdu? adlı içeriğimize de bir şans verebilirsiniz.