Bilim insanlarından antimaddenin gizemi için önemli bir adım

BBC
Bilim insanları, anti maddeyi -270 derecede, mümkün olan en düşük sıcaklık mutlak sıfıra en yakın düzeyde tutmak için, sisteme sıvı helyum ekliyor.

Bilim insanları, Evren ilk oluştuğunda bolca bulunan gizemli antimaddeyle ilgili önemli bir keşif yaptı.

Antimadde maddenin tam tersi. Evrenimizi oluşturan Büyük Patlama’da eşit miktarlarla ortaya çıktılar. Madde her yerde olsa da, antimaddeyi bulmak çok zor.

Son çalışmada, hem maddenin hem de antimaddenin yerçekimine aynı tepkiyi verdiği keşfedildi.

Fizikçiler, Evrenin nasıl oluştuğunu açıklamak için yıllardır madde ve antimaddenin farklılıklarını ve benzerliklerini bulmaya çalışıyor.

Antimaddenin yer çekimine düşerek değil de, yükselerek tepki verdiği keşfedilseydi, bu fizikle ilgili bildiğimiz her şeyi darmadağın ederdi.

Şimdiyse ilk kez, antimaddenin atomlarının da aşağı doğru düştükleri saptandı. Ancak bu bilimsel bir son değil, aksine yeni deneylerin ve teorilerin kapılarını açıyor. Örneğin, aynı hızda mı düşüyorlar?

Büyük Patlama sırasında madde ve antimaddenin birbirlerini yok etmesi ve ışık dışında bir şey kalmaması gerekiyordu. Neden böyle olmadığı fizik biliminin en büyük gizemlerinden biri ve farklılıklarını keşfetmek çözüm için büyük önemde.

Evrenin oluştuğu o ilk anlarda, madde bir şekilde antimaddeye üstün geldi.

Dünyanın en büyük fizik laboratuarı, İsviçre’deki CERN’den Dr. Danielle Hodgkingson, antimaddenin yer çekimine nasıl tepki verdiğinin gizemi çözmenin anahtarı olabileceğini söylüyor.

Hodgkingson “Evrenimizde maddenin nasıl üstün geldiğini anlayamıyoruz. Dolayısıyla, deneylerimizin motivasyonu bu” diyor.

Evrendeki antimadde sadece bir anlığına, saniyenin bir kısmında var oluyor. Dolasıyla, CERN ekibinin antimaddeyi istikrarlı ve daha uzun süreli bir hale getirmesi gerekiyordu.

Prof. Jeffrey Hangst, atom altı parçacıklarından binlerce antimadde atomu toplayıp, bir yerde tutup, yer çekimine tepkisini görebilmeyi sağlayacak bir tesis kurabilmek için 30 yılını harcadı.

Hangst “Antimadde aklınıza getirebileceğiniz en havalı, en gizemli şey. Anlayabildiğimiz kadarıyla, sadece antimaddeden yapılmış bir evren inşa edebiliriz. Bu meseleyi ele almak ilham verici bir şey. Antimaddenin ne olduğu ve nasıl davrandığı konusundaki en temel sorulardan biri” iyor.

Antimadde nedir?

Maddenin ne olduğuyla başlayalım: Dünyamızdaki her şey maddeden, atom adı verilen küçük parçacıklardan oluşuyor.

En basit atom hidrojen atomu. Güney büyük ölçüde hidrojen atomlarından oluşuyor. Bir hidrojen atomu, ortadaki iki pozitif yüklü proton ve yörüngesinde dönen negatif yüklü elektrondan oluşuyor.

Antimaddede ise elektrik yükleri tam tersi.

Örneğin, hidrojenin antimadde versiyonu olan antihidrojen CERN’deki deneylerde kullanıldı. Ortada negatif yüklü yüklü bir proton (antiproton) ve yörüngesinde dönen pozitif yüklü bir elektron (pozitron) var.

BBC

Bu antiprotonlar Cern’deki hızlandırıcılarda partiküllerin çarpıştırmasıyla oluşturuldu. Antimadde laboratuvarına borular aracılığıyla, ışık hızına yakın bir hızda ulaştılar. Bu, araştırmacıların kontrolü ele alabilmesi içinse çok fazla bir hız.

İlk aşamada bir halkanın etrafında döndürülerek yavaşlatılıyorlar. Bu enerjilerini çekiyor ve daha yönetilebilir hızlara düşüyorlar.

Antiprotonlar ve pozitronlar daha sonra dev bir mıknatısa gönderiliyor ve burada karışıp binlerce antihidrojen atomu oluşturuyorlar.

Mıknatıs, antihidrojeni tutan bir manyetik alan yaratıyor. Antimadde içinde bulunduğu konteynerin kenarına dokunursa anında yok oluyor, çünkü antimadde bizim dünyamızla temastan sağ çıkamıyor.

Manyetik alan kapatıldığında, antihidrojen atomları serbest bırakılıyor. Daha sonra da sensörler aşağı mı yukarı mı gittiklerini saptıyor.

Bazı teorisyenler daha önce de antimaddenin yer çekimiyle karşılaştığında düşeceğini tahmin etmişti. Özellikle de Albert Einstein 100 yıldan uzun süre önce İzafiyet Teorisi’nde antimaddenin de tıpkı madde gibi tepki verip aşağı düşmesi gerektiğini söylemişti.

CERN’deki araştırmacılar böylece çok daha büyük bir netlikle Einstein’ı doğrulamış oldu.

Ancak antimaddenin yer çekimi karşısında yukarı değil de, aşağı doğru düşmesi, maddeyle aynı hızda düştüğü anlamına gelmiyor.

Araştırmanın bir sonraki adımı için ekip deneylerini güncelleyip, daha duyarlı bir hale getiriyor. Amaç antimadde düşerken maddeyle arasında küçük bir fark olup olmadığını bulmak.

Eğer öyleyse, tüm soruların en büyüğü, Evrenin nasıl oluştuğu sorusu yanıt bulabilir.