Madde - Antimadde - Karanlık madde - Karanlık enerji
Antimadde en basit haliyle normal maddenin zıttıdır. Daha da özelleştirecek olursak, antimaddenin atomaltı parçacıkları, normal maddeye göre zıt özellikler taşımaktadır. Bu atomaltı parçacıkların elektrik yükleri, normal maddenin atomaltı parçacıklarının tam tersidir. Antimadde, Büyük Patlama’dan sonra normal maddeyle birlikte oluşmuştur; fakat sebebinin ne olduğunu bilim insanları tam anlamıyla bilemeseler de, evrende oldukça nadir bulunmaktadır.
Antimaddenin ne olduğunu anlamak için ilk olarak normal maddeyi iyi tanımak gerekiyor. Normal madde, kimyasal elementlerin bütün özelliklerini taşıyan en küçük yapı taşlarından yani atomlardan oluşur. Her element atomunun belirli sayıda protonu vardır. Örnek vermek gerekirse hidrojenin 1 protonu vardır; helyumun ise 2.
Atomların evreni oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir. Atomlar, bilim insanları tarafından daha yeni yeni anlamlandırılmaya başlanan dönme ve kendilerine has başka niteliklere sahip oldukça ilginç parçacıklardan oluşmaktadır. Basit bir bakış açısıyla düşündüğümüzde, atomların bilinen içeriği protonlar, nötronlar ve elektronlardır.
ANTİPARÇACIKLAR
Atomun tam kalbinde, çekirdek olarak adlandırılan yerde, pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlar bulunmaktadır. Genellikle negatif yüklü olan elektronlar da bu çekirdeğin etrafında yörüngelerde hareket etmektedir. Bu yörüngeler, elektronun uyarılmışlık seviyesine göre değişkenlik gösterebilir.
Antimaddede ise bu durum biraz daha farklıdır. Elektriksel yükler normal maddenin tam tersidir. Antielektronlar (pozitronlar) tıpkı elektronlar gibi davranırlar; fakat pozitif yüklüdürler. Antiprotonlar da, artık isminden de tahmin edebileceğiniz gibi, negatif yüklü protonlardır.
Antimaddenin parçacıkları (antiparçacıklar olarak adlandırılırlar) CERN’deki gibi büyük parçacık hızlandırıcılarında üretilmiştir ve buralarda analiz edilmiştir.
CERN’deki çalışmayı başlatan NASA’ya göre "antimadde, antiçekim anlamına gelmemektedir; henüz deneysel olarak kanıtlanamamış olsa da, araştırmacıların teorisine göre antimadde de normal madde gibi çekim kuvvetine sahiptir.’
ANTİMADDE NEREDE?’
Antimadde parçacıkları ultra-yüksek hızlı çarpıştırıcılarda üretilmiştir. Büyük Patlama'dan dakikalar sonra yalnızca enerji vardı. Evrenin soğuyup genişlemesinde ise madde ve antimadde parçacıkları eşit oranda oluşmuştur. Bu noktada henüz keşfedilemeyen ise, neden normal maddenin antimaddeye göre daha baskın çıktığıdır.
Bir teoriye göre evrenin başlangıcında normal madde, antimaddeden daha fazla oluşmuştur. Bu sebepten eşit yok oluş sonrasında normal maddeden yıldızlar, galaksiler ve biz oluşabilmişken, antimadde tükenmiştir.
Ayrıca, antimadde ve madde etkileşime girdiğinde ortaya yüksek miktarda enerji çıktığı bilinmektedir. Bu etkileşimin ilerde uzay araçlarının yakıtlarında ve silahlarda kullanılabileceği öngörülmektedir.
TAHMİN VE NOBEL ÖDÜLÜ
Antimadde fikri ilk olarak 1928’de İngiliz fizikçi Paul Dirac tarafından ortaya atılmıştır. New Scientist dergisine göre Paul Dirac, Isaac Newton’dan beri gelmiş geçmiş en büyük İngiliz kuramcısıdır.
Dirac, Einstein’ın ışığın evrendeki en hızlı hareket eden parçacık olduğunu söyleyen özel görelilik denklemini ve bir atomun içerisinde neler olduğunu anlatan kuantum mekaniğini bir araya getirmiştir. Dirac bu iki denklemden, pozitif ve negatif yüklü elektronlarda çalışan bir denklem yaratmıştır.
Dirac bu denklemini paylaşıp paylaşmama konusunda tereddüt yaşadıktan sonra nihayet bulgularını sahiplenmiş ve evrendeki her parçacığın bir ayna görüntüsü olduğu fikriyle ortaya çıkmıştır. Amerikan fizikçi Carl D. Anderson da pozitronları 1932’de deneysel olarak keşfetmiştir. Dirac fizik alanında nobel ödülüne 1933’de kavuşurken, Anderson bu ödülü 1936 yılında almıştır.
Antimadde çok sayıda doğaüstü öyküye esin kaynağı olmuş, sağlam bir bilimkurgu malzemesidir. Örneğin Melekler ve Şeytanlar kitabında, Prof. Langdon Vatikan'ı bir antimadde bombasından kurtarmıştır. Uzay Yolu'nun Atılgan adlı gemisi de madde-antimadde yok oluşu itmesi sayesinde ışıktan hızlı gidebilmektedir. Aslında tüm bu kurgusal heyecanlar bir yana, antimaddenin kendi doğası zaten yeterince büyüleyici.
Antimadde gerçekten var. Antimadde parçacıkları kendi madde eşlerine neredeyse tıpatıp özdeş; sadece elektrik yükleri zıt işaretli ve spinleri ters yönlü. Madde ile antimadde eşler bir araya geldiklerinde, birlikte saf enerjiye dönüşerek maddesel varlıklarını kaybediyorlar. Antimadde hakkında kurgudan arınmış bazı önemli gerçekleri aşağıda bulabilirsiniz.
1- Büyük Patlama'dan hemen sonra antimadde evrendeki tüm maddeyi yok etmiş olmalıydı.
Kuramsal olarak, büyük patlama eşit miktarda madde ve antimadde yaratmıştır. Madde ile antimadde karşılaştığında yok olurlar ve geride enerjiden başka şey kalmaz. Dolayısıyla ilkesel olarak, hiçbirimiz varolmamalıydık.
Ama buradayız. Fizikçilerin şu ana dek söyleyebildiği kadarıyla da bunun nedeni, sonuçta milyarlarca madde-antimadde çiftinden birinde fazladan bir madde olması. Fizikçiler bu asimetriyi açıklayabilmek için sıkı çalışıyor.
2- Antimadde size düşündüğünüzden daha yakın.
Küçük miktarlarda antimadde sürekli olarak kozmik ışınlar (uzayın derinliklerinden gelen yüksek enerjili parçacıklar) biçiminde Dünya'ya yağıyor. Bu antimadde parçacıklarının atmosferimize ulaşma oranları, metre kare başına 1 ile 100 tane arasında değişiyor. Bilimciler ayrıca şimşekli fırtınaların üzerinde antimadde üretimine ilişkin kanıtlar buldu.
Size daha yakın antimadde kaynakları da var. Örneğin muz bir antimadde kaynağıdır. İçerdiği potasyum-40 elementinden dolayı, yaklaşık olarak her 75 dakikada bir pozitron (elektronun antimadde eşi) salar. Yani potasyumun bu doğal izotopu bozunurken, süreç esnasında antimadde yayımlamış olur.
Ayrıca bedenlerimizde de potasyum-40 vardır; dolayısıyla bizler de pozitron yayımlarız. Antimadde madde ile karşılaştığı anda birlikte yok oldukları için, yayımladığımız bu parçacıklar çok kısa ömürlü olur.
3- Parçacık hızlandırıcılarda az miktarda antimadde üretimi yapılır.
Antimadde-madde yokolması sırasında devasa bir enerji salınımı olma potansiyeli vardır. Bir gram antimadde, bir nükleer bombaya eşdeğer patlama yaratabilir. Bununla birlikte, insanlar tarafından üretilen antimadde miktarı çok azdır.
Fermilab'ın Tevatron parçacık hızlandırıcısında üretilen antiprotonların hepsini toplasanız ancak 15 nanogram eder. CERN'de üretilenler de 1 nanogram civarı tutar. Almanya'da bulunan DESY ise bugüne dek yaklaşık 2 nanogramlık pozitron üretmiştir. Eğer insanlar tarafından üretilebilmiş olan tüm bu antimadde bir seferde yok olacak olsa, ortaya çıkan enerji bir bardak çayı ısıtmaya bile yetmezdi.
Sorun, antimadde üretim ve depolanmasındaki maliyetten ve verimsizlikten kaynaklanıyor. 1 gram antimadde yapmak için yaklaşık 25 milyon milyar kilowatt-saatlik enerji gerekiyor ve çok pahalıya maloluyor.
4- Antimadde tuzağı denilen bir şey vardır.
Antimaddeyi incelemek için, onun madde ile temas edip de yok olmasının önüne geçmeniz gerekir. Bilimciler tam da bunu yapan bazı yöntemler geliştirmiştir.
Yüklü antimadde parçacıkları, örneğin pozitronlar ve antiprotonlar Penning tuzağı adı verilen araçlar içinde tutulabilirler. Bunları minik hızlandırıcılarla kıyaslamak mümkün. İçerideki manyetik ve elektrik alanlar sayesinde sarmallar çizen parçacıklar, tuzağın duvarlarına çarpmadan kalabiliyor.
Fakat Penning tuzakları antihidrojen gibi yüksüz parçacıklarda işe yaramıyor. Elektriksel yük taşımadıkları için böyle parçacıklar elektrik alanlar tarafından sınırlandırılamıyor. Onları Ioffe tuzağı adı verilen, manyetik alanın tüm yönlerde büyüdüğü uzay bölgelerinde saklayabiliyoruz. Parçacık bu alan içine en zayıf manyetik alanla sıkışıyor; tıpkı bir şişenin dibinde dönen bilye gibi. Dünya'nın manyetik alanı da bir antimadde tuzağı gibi davranabilir. Dünya'nın çevresindeki Van Allen radyasyon kuşaklarında antiprotonlar bulunmuştur.
5- Antimadde yukarı düşebilir.
Antimadde ve madde parçacıkları (bir madde parçacığı ile kendisinin antimadde eşi) aynı kütleli olur; fakat elektrik yükü ve spin gibi özellikleri farklıdır. Standart Model'in öngörüsüne göre kütleçekimin madde ve antimadde üzerindeki etkisi aynı olmalıdır; ancak bunun henüz deneysel kanıtı yok. AEGIS, ALPHA ve GBAR gibi deneyler konu üzerinde çalışmaya devam ediyor.
***Kütleçekimin antimadde üzerindeki etkisini gözlemlemek, ağaçtan düşen bir elmayı izlemek kadar kolay değil. Deneylerde antimaddenin tuzaklanması ya da mutlak sıfırın çok az üstündeki sıcaklıklara kadar soğutularak yavaşlatılması gerekiyor. Doğadaki dört temel kuvvet (kütleçekim kuvveti, elektromanyetik kuvvet, güçlü çekirdeksel kuvvet, zayıf çekirdeksel kuvvet) arasında en zayıf olan kütleçekim kuvveti olduğu için fizikçilerin bu deneylerde nötr antimadde parçacıkları kullanarak, daha güçlü olan elektriksel kuvveti devre dışı bırakması da bir zorunluluk. ***
6- Antimadde parçacık hızlandırıcılarda incelenir.
Parçacık hızlandırıcıları duymuşsunuzdur; peki hiç parçacık yavaşlatıcılar kulağınıza geldi mi? CERN'de bulunan Antiproton Yavaşlatıcı (İng. Antiproton Decelerator) adlı makine antiprotonları yakalayıp yavaşlatan ve böylece özellikleri ile davranışlarının incelenmesine olanak tanıyan bir depolama halkasıdır (İng. storage ring).
Büyük Hadron Çarpıştırıcı gibi dairesel parçacık hızlandırıcılarda, parçacıklar her bir tur tamamladıklarında bir enerji yüklemesi alırlar (salıncakta arkadaşınızı sallarken, size her yaklaştığında bir kez itişiniz gibi). Yavaşlatıcılar da tam tersini yapar. Enerji vermek yerine, parçacıklar her turda bir kez ters yönde enerji uygulanarak hızları düşürülür.
7- Nötrinolar kendi kendilerinin antiparçacığı olabilirler.
Bir madde parçacığı ile kendisinin antimadde partneri zıt işaretli elektrik yükü taşırlar ve böylece kolaylıkla ayırt edilebilirler. Madde ile nadiren etkileşen ve neredeyse kütlesiz parçacıklar olan nötrinolar ise yüksüzdür. Bilimciler onların Majorana parçacıkları (kendi kendilerinin antiparçacığı olan hipotetik parçacıklar sınıfı) olabileceğini düşünüyor.
Majorana Tanıtıcı (İng. Majorana Demonstrator) ve EXO-200 gibi projeler, nötrinoların Majorana parçacığı olup olmadıklarını ortaya çıkarmayı amaçlıyor. Bu nedenle, nötrinosuz çift-beta bozunumu adı verilen bir davranışı arıyor.
Bazı radyoaktif çekirdekler iki elektron ve iki nötrino salarak eşzamanlı bozunur. Eğer nötrinolar kendi antiparçacıkları ise çifte bozunumun hemen ardından birbirlerini yok edecek ve bilimciler sadece elektronları gözlemleyecektir.
Majorana nötrinolarını bulmak, ortada neden bir antimadde-madde asimetrisi olduğunu açıklamaya yardımcı olabilir. Fizikçilerin hipotezine göre, Majorana parçacıkları ya ağır ya da hafif olmalıdır. Hafif olanlar günümüzde varolsa da, ağır olanlar sadece büyük patlamanın hemen sonrasında varolmuşlardır. Bu ağır Majorana nötrinoları asimetrik olarak bozunmuş ve evrenimizin varolmasını sağlayan minik madde fazlalığına yol açmışlardır.
8- Antimadde tıpta kullanılmaktadır.
PET (İng. positron emission tomography) yani Pozitron Yayma Tomografisi, bedenin yüksek çözünürlüklü görüntülerini üretmek için pozitron kullanır. Pozitron yayan radyoaktif izotoplar (muzda bulunanlar gibi), beden tarafından doğal biçimde kullanılan glukoz gibi kimyasal maddelere bağlanır. Bunlar kan dolaşımına enjekte edildiklerinde, doğal biçimde parçalanarak vücuttaki elektronlarla karşılaştıklarında yok olacak pozitronlar salarlar. Çift yok olması (madde-antimadde parçacık çiftinin yok olması) sonucunda gama ışınları üretilmiş olur ve bu ışınlar sayesinde de görüntü oluşturulur.
CERN'de yürütülen ACE projesi bilimcileri, antimaddeyi kanser terapisi için potansiyel bir aday olarak inceliyor. Fizik tedavi uzmanları, parçacık demetleri ile tümörleri hedef alarak, sağlıklı dokudan güvenle geçip enerjiyi gereken yerde salabildiklerini çoktan keşfettiler. Antiproton kullanmak fazladan enerji sağlıyor. Bu tekniğin hamster hücrelerinde etkili olduğu saptandı ve insan hücreleri için araştırmalara sürüyor.
9- Var olmamızı engellemesi gereken antimadde halen uzayda geziniyor olabilir.
Antimadde-madde asimetrisi problemini çözmek için bilimcilerin bir diğer çabası da büyük patlamadan arta kalan antimaddeyi bulmaya çalışmak.
Uluslararası Uzay İstasyonu'nun üzerinde bulunan Alfa Manyetik Spektrometre (İng. The Alpha Magnetic Spectrometer) bu amaçla çalışan bir parçacık dedektörüdür. AMS'de bulunan manyetik alanlar kozmik ışınları saptırarak, madde ile antimaddenin ayırt edilmesini sağlar. Parçacıklar geçiş yaparken, AMS dedektörü parçacıkları değerlendirip tanımlar.
Kozmik ışın çarpışmaları sürekli olarak pozitron ve antiproton üretiyor, fakat bir antihelyum atomu oluşma olasılığı aşırı düşük çünkü bunu için çook miktarda enerji gerekiyor. O nedenle tek bir antihelyum çekirdeğinin bile gözlemlenmesi, evrenin bir yerlerinde çok miktarda antimadde olduğuna ilişkin güçlü bir kanıt olurdu.
10- Uzay araçlarında yakıt olarak antimadde kullanmak üzerine gerçekten araştırmalar yapılıyor.
Bir avuç kadar antimadde çok büyük miktarda güç üretebilir. Bu da onları bilimkurgunun gelecek araçları için popüler kılıyor. Antimadde roket itmesi hipotetik olarak mümkün; en büyük sınırlandırma ise yeterince antimadde bulmaktan kaynaklanıyor.Şu anda antimadde için kitlesel üretim yapabilmemizi sağlayacak ya da bu uygulama için yetecek hacimde antimadde biriktirecek bir teknoloji yok. Fakat bu konuda çalışan araştırmacılar var.
Normal parçacıkların normal maddeyi oluşturmasına benzer biçimde antiparçacıklar bir araya gelerek antimaddeyi oluşturur. Örneğin bir antiprotonun ve bir pozitronun bir araya gelmesiyle normal hidrojenin antimaddesi olan antihidrojen oluşur. Kuramsal olarak bütün diğer antimadde atomlarının da oluşmasının önünde bir engel yoktur. Ancak helyumdan daha büyük antimadde atomları bugüne kadar ne laboratuvar ortamında üretilebilmiş ne de evrende gözlemlenebilmiştir.
Madde ve antimadde parçacıkları bir araya geldiği zaman birbirlerini yok eder ve E=mc2 formülüne göre enerjiye dönüşür. Bu sürecin tersi de mümkündür. Yani yeterli miktarda enerjiden madde-antimadde çifti oluşabilir.
Üzerinde sürekli çalışılan bir konu olan antimaddeyi anlayabilmek için Einstein’in Özel Görelilik Teorisini biraz incelemek lazım. Einstein’in Özel Görelilik Teorisi çerçevesinde enerji, momentum ve kütleyi birbiriyle ilişkilendiren bağıntı Newton fiziğindekinden farklı olarak bu üç büyüklüğün kuadratik ifadelerini içermektedir. Bu da ışığın hızının, kaynağın ya da gözlemcinin hareketinden bağımsız olarak evrensel bir sabit olması ve evrenin uzayla zamanı aynı statüye yükselten dört boyutlu yapısının bir sonucudur. Bu ifade kullanılarak enerji, momentum ve kütle cinsinden ifade edilmek istenirse, bir karekök alma işlemi gerçekleştirileceğinden enerji için pozitif bir değer yanında bir de negatif değer buluruz. Zira her sayının iki tane karekökü vardır. Örneğin 1 sayısının karekökü olarak iki değer vardır: +1 ve -1.
Gerçekten de bu iki sayının da karesi alındığında 1 bulunur. Yani pozitif bir sayının “diğer” karekökü hep negatif bir sayıdır. Sağ duyumuz bize enerjinin, özellikle de hareketsiz bir kütlenin enerjisinin (mc^2) pozitif değerde olması gerektiğini söyler. Bu nedenle de fizikçiler özel görelilikle 100 yıl kadar önce ilk uğraşmaya başladıklarında bu negatif enerjiyi saçma bularak bu matematiksel değere doğada herhangi bir fiziksel gerçekliğin karşı gelmediğini düşünmeyi tercih ettiler.
Parçacıklar hareketsizken, yani sıfır momentumda, bu tür bir parçacığın enerjisi mc^2 olacaktır. Bu da bu tür parçacıkların momentumları arttıkça enerjilerinin azalacağı anlamına gelir. Diğer parçacıklarla çarpıştıkça sürekli olarak enerji kaybedecekler ve foton yaydıkça hızlanacaklardır. Yani enerjileri gittikçe daha fazla negatifleşecek ve sonunda sonsuz derecede negatif olacaktır. Bu tür parçacıklar sürekli olarak hızlanacak ve en sonunda bir sonsuz enerji kuyusuna düşeceklerdir. Sonunda da tüm evren bu sonsuz derecede negatif enerjiye sahip acayip parçacıklarla dolup taşacaktır.
Bu tuhaflığın arkasında Özel Görelilik Teorisinin temel özellikleri yatmaktadır. Aynı özelliklerin hareketli saatlerin yavaşlaması ve harekete paralel uzunlukların büzüşmesi gibi fiziksel olarak test edilmiş ve doğruluğu kanıtlanmış olguların da temelini oluşturduğu hatırlanınca, bu tuhaf negatif enerjili parçacık konusunu hemen elimizin tersiyle bir tarafa atamıyoruz.
Anti Madde Tanımı
Şimdi de anti maddeyi tanım olarak verirsek; dört temel doğa kuvvetinden atom altı ölçeklerde etkileşen üçünü ki bunlar;
Şiddetli çekirdek kuvveti = atom çekirdeklerini oluşturan parçacıkları bir arada tutan kuvvet,
Zayıf çekirdek kuvveti = ağır ve kararsız parçacıkların bozunarak kimlik değiştirmesine yol açan kuvvet,
Elektromanyetik kuvvet = atom çekirdekleriyle çevrelerinde dolanan elektronlar arasında etkiyerek atomları ve molekülleri bir arada tutan kuvvetleri açıklayan Standart Model’e göre,
BİLİNEN tüm parçacıkların, aynı kütlede ama ters elektrik yükü taşıyan bir karşıtı vardır.
İşte bunlara karşıt madde ya da anti madde diyoruz. Örneğin, – yüklü elektronun anti madde karşılığı, + yüklü pozitron; + yüklü protonun anti madde karşılığı, – yüklü anti proton vb. Maddeyle anti madde, yani bir parçacıkla kendi anti maddesi bir araya geldiğinde birbirlerini yok ederek enerji açığa çıkarırlar. 13,7 milyar yıl önce evreni ortaya çıkaran Büyük Patlama’da eşit miktarlarda ortaya çıkan madde ile anti madde birbirlerini yok ederken bazı kuantum mekaniksel özellikler nedeniyle toplam maddenin çok küçük bir bölümü yok olmaktan kurtulmuş ve evrende görebildiğimiz her şeyi bu küçük madde fazlalığı oluştuğu söylenmektedir.
Ancak evrendeki büyük yapıların hareketleriyle ve evrenin yapısıyla ilgili olarak yapılan duyarlı gözlemler, Standart Model’de listelenen parçacıkların dışında ve toplam maddenin beş katı kütlede, henüz, gözlenememiş ve nitelikleri bilinmeyen bir dizi parçacık olduğunu gösteriyor ki, bunlar “karanlık madde” olarak adlandırılıyor. Anti madde ile karanlık maddeyi aynı şeymiş gibi düşünmek sık yapılan bir yanlış olduğu için bu farkı iyi anlamak gerekir.
Özetle anti madde, bilinen madde parçacıklarının ters elektrik yükü taşıyan karşıtları; karanlık madde ise henüz varlıkları deney ya da gözlemlerle belirlenememiş, ancak yaptıkları kütle çekim etkisiyle varlıklarını dolaylı yoldan gösteren madde olarak tanımlanabilir. Maddeyle antimaddenin bir araya geldiklerinde birbirlerini yok etmeleri nedeniyle görünen evrende antimadde doğal olarak bulunmuyor. Ama yüksek enerjili çarpışma deneylerinde ya da madde parçacıklarının doğal bozunma sürecinde ortaya çıkıp saniyenin çok küçük kesirlerinde var olabiliyorlar. Bilim insanları çok özel deney koşullarında ve milyarlarca dolar değerinde parçacık detektörleri ve süper iletken mıknatıslar kullanarak bunları yok olmadan tuzaklayıp koruyabiliyor ve bunlarla yüksek enerjili çarpışma deneyleri gerçekleştiriyorlar.
Evrenin yaklaşık %80'lik bölümü bilim insanlarının doğrudan gözlemleyemedikleri bir maddeden oluşmaktadır. Karanlık madde olarak bilinen bu tuhaf madde, enerji veya ışık yaymaz.Evrende daha yakından tanıdığımız baryonik madde proton, nötron ve elektronlardan oluşmaktadır. Karanlık madde baryonik veya baryonik olmayan maddeden meydana gelmiş olabilir. Evreni oluşturan elementleri bir arada tutabilmek için karanlık maddenin evrenin yaklaşık %80'ini oluşturduğu düşünülmektedir. Arayıp bulamadığımız bu kayıp madde sıradan, baryonik maddeden oluşmuş olabilir. Ya da belki de sadece tespit edilmesi zordur. Karanlık maddenin potansiyel adayları arasında sönük kahverengi cüceler, beyaz cüceler ve nötrino yıldızları bulunmaktadır. Süper kütleli kara delikler de bu farkın bir parçası olabilir. Fakat saydığımız bu fark edilmesi güç cisimler, kayıp kütleyi bulma sürecinde bilim insanlarının gözlemlediğinden daha baskın bir rol üstlenmek durumunda kalabilir çünkü diğer unsurlar kayıp maddenin daha egzotik olduğunu akıllara getiriyor.
Anti madde kavramı
Anti madde bilim kurgulara konu olduğu gibi anlaşılamaz çözülemez bir kavram değildir. Anti madde denildiği zaman, çok farklı özellikleri bünyesinde birleştiren madde karşıtı bir kavram düşünülebilir. Kesin olan anti maddenin elektrik yüküne sahip olduğudur. Bir örnek vermek gerekirse elektronun anti maddesi olarak düşünülecek madde pozitrondur. Elektron ve pozitronun kütleleri aynıdır. Fakat elektrik yükleri birbirine zıttır. Öncelikle şunu belirtelim ki anti madde de normal bir kütleye sahiptir ve tıpkı normal madde gibi karşılaştığı kuvvetlere ivme kazanarak tepki verir. Anti madde diğer madde formları gibi kütle çekimsel etkiye sahiptir. Evrende bulunan her maddeye karşılık, bir de anti madde vardır. (Ama şunu da göz önünde tutmakta yarar vardır, fotonlar kendi anti partiküllerini taşırlar.) Madde ve anti madde karşılaştıklarında birbirileri içinde yok olurlar. Ve taşıdıkları toplam kütle, enerjiye dönüşür. Bu anti madde reaksiyonu pek çok defa izlenmiştir. Aslında bütün evrensel ilkeler gibi madde ve anti madde reaksiyonu da oldukça iyi kurgulanmış bir ilkedir. Tıbbi PET tarama cihazlarında bu ilke göz önüne alınarak hasta görüntüleri oluşturulurken, sürekli yok etme reaksiyonu kendi içinde tekrarlanır.
Anti madde ile normal madde arasındaki fark
Anti maddenin normal maddeden farkı burada açığa çıkar. Anti madde karşıt madde ile karşılaştığında onu yok eder. Oysaki düzenli madde kendisinden farklı elektik yükünde bir madde ile karşılaşınca, birleşir ve kararlı bir başka madde oluştururlar. Sözgelimi bir proton ve pozitron incelendiğinde, her ikisi de aynı oranda ve türde pozitif etki içerirler. Her ikisinin de bir buçuk kuantum dönüşü vardır. İşte fark tam burada karşımıza çıkar. Bir pozitron kendi anti maddesi elektron ile karşılaştığında onu yok eder ve birlikte enerjiye dönüşürler. Oysaki bir proton ile elektron karşılaştıklarında birleşerek karalı bir hidrojen atomu oluştururlar. Bu nedenle pozitron anti madde, proton ise madde özelliğini taşır. Anti madde, evrende maddeye oranla çok daha az görülür. Ama şurası bir gerçektir ki, anti madde insan vücudu da dahil olmak üzere dünyanın her yerinde az miktarda bulunur.
Anti madde oluşumu çeşitli reaksiyonlara bağlıdır. Söz gelimi potasyum -40 çürümesi gibi birtakım radyoaktif çürümeler ile anti madde oluşur. Bu bağlamda düşünüldüğünde bir muz yenildiğinde insan vücuduna çok düşük miktarda, yani eser miktarda anti madde üreten atomlar alınmış olur. Alınan doz o kadar düşüktür ki, sağlığa herhangi bir zararı olmaz. Ama miktarının çok az olması, olmadığı anlamına da gelmiyor. Anti madde vücutta gelişmiyor ya da birikerek miktarı çoğalmıyor. Burada önemli olan evrende bulunan maddelerin çok büyük bir yüzdesinin anti maddeden değil maddeden yapılmış olmasıdır. Bu nedenle, anti madde meydana gelmesinden kısa süre sonra maddeye çarpar ve ortadan kalkarak enerji formuna dönüşür. Anti madde radyoaktif çürümenin yanı sıra yıldırım ve kozmik ışınlardan da oluşur. Anti madde parçacık fiziği ile anlaşılabilen bir kavramdır.
Karanlık Madde Tanımı
Karanlık Madde ise elektromanyetik herhangi bir reaksiyona girmez. Reaksiyona girmediği için de ışıkta gözlemlenmez. Fakat karanlık madde ile karşılaştığı madde arasında kütleçekimsel bir etkileşim olur. İşte bu aşamada karanlık madde, diğer madde üzerinde yarattığı kütleçekimsel etki ile takip edilebilir. Karanlık maddenin evrendeki yüzdesi çok yüksektir. Hatta son araştırmalar karanlık maddenin evrende normal maddeden 5 misli daha fazla olduğunu gösteriyor. Fakat karanlık madde elektromanyetik olarak hiçbir reaksiyon göstermediği için onu yönetmek, dokunmak ya da görmek mümkün değildir. Teorik olarak kütleçekimsel güç kullanımı ile karanlık maddenin yönetilebileceği düşünülebilir. Fakat karanlık madde bilinmeyeni çok olan bir konudur. Karanlık madde evrende çok yaygındır ve galaksilerin şekillenmesine destek olduğu düşünülür. Bu nedenle karanlık maddenin maniple edilmesi için gezegen hacminde kitleler gereklidir. Bütün bu bilinmeyenler karanlık maddenin yönetilmesini ve saptanmasını çok zorlaştırır. Karanlık madde standart parçacık fiziği teorileri ile anlaşılıp açıklanabilecek bir kavram değildir. Karanlık madde Big bang modelinin bir parçası olarak kabul ediliyor.
Karanlık Enerji Hakkında
Karanlık enerji galaksileri ayırabilen bir enerjidir. Karanlık enerjinin bir başka özelliği de evrenin sürekli olarak genişlemesine sebep olan bir enerji türü olmasıdır. Tıpkı karanlık madde gibi karanlık enerji de, bilim tarafından yeterince anlaşılmış ve çözümlenmiş değildir. Geleneksel yöntemler ile direk olarak saptanabilmesi mümkün değildir. Evrenin sürekli genişlediği birkaç kanıt ile anlatılabilir. Üstelik evrenin genişleme hızı gittikçe artıyor yani bir başka deyişle evren gittikçe daha hızlı genişliyor. İşte karanlık enerji bu noktada karşımıza çıkar. Karanlık enerji bu genişlemeyi yönetiyor. Fakat bizim bu konuda anlayıp, netleştirebildiğimiz bilgi ve kavramlar son derece yetersiz. Karanlık madde kütleselçekimle bir araya getirmeyi hedefler. Oysaki karanlık enerji maddeleri uzaklaştırıp ayırmayı hedefleyen bir enerjidir. Karanlık enerji, çok güçlü bir enerji formu değildir. Genellikle karanlık madde ve düzenli maddenin birbirleri üzerindeki çekim güçlerinin ihmal edilebilir düzeyde olduğu intergalaktik skalada kendini gösterir. Karanlık enerji, zayıf bir enerji türü olmakla beraber, bütün evreni kaplayacak şekilde yayılmış ve evrenin içine doğru her yere eşit olarak dağılmış durumda varlığını muhafaza eden bir enerji olarak düşünülüyor. Karanlık enerjinin standart parçacık fiziği teorisi ile açıklanması mümkün değildir. Karanlık enerjinin ancak Big Bang teorisinin modern düzenlemeleri kapsamında incelendiği takdirde anlaşılabileceği düşünülüyor.
Dejenere Madde Hakkında
Dejenere madde ise atomların parçalanıncaya kadar sıkıştırılıp dev bir kütle içinde kilitlenmesi şeklinde açıklanabilir. Dejenere madde ile normal madde aynı kabul edilir. Dejenere madde zaman zaman parçacıkların birbirine bağlı olmadığı gaz formundaki madde gibi bir davranış gösterir, zaman zaman da parçacıkların hareket edemeyecek kadar sımsıkı birbirine kenetlendiği katı formda bir madde gibi davranabilir.
Özetlersek; Sonuçta özet olarak yukarıdaki yazıda anlatılanlara göre bu kavramların ana özellikleri şunlardır:
Düzenli madde özellikleri şunlardır: Düzenli madde örnekleri: Elektron, proton ve nötrondur. Düzenli maddenin işlevi: Atomları, nesneleri, molekülleri, gezegenleri oluşturan yapıtaşıdır. Düzenli madde ışığı yansıtır.
Anti madde özellikleri şunlardır: Anti madde örnekleri: Antiproton, pozitron Anti maddenin işlevi: Karşılaştığı düzenli maddeleri yok eder. Anti madde ışığı yansıtabilir.
Karanlık madde özellikleri şunlardır: Karanlık madde için verilebilecek türde bilinen bir örnek yoktur. Karanlık maddenin işlevi: Galaksilere kütle çekim ile kütle ilavesi yapar. Karanlık madde ışığı yansıtmaz,
Karanlık enerji özellikleri şunlardır: Karanlık enerjiye verilebilecek bilinen bir örnek yoktur. Karanlık enerjinin işlevi: Kozmik genişlemeye yol açar. Karanlık enerji ışığı yansıtmaz.
Dejenere maddenin özellikleri: Dejenere madde için verilebilecek bir örnek nötron yıldızı olabilir. Dejenere maddenin işlevi: Yoğun yıldız kümeleri oluşturmaktır. Dejenere madde ışığı yansıtabilir.
NOT OLARAK
KARADELİKLER: Evrenin nasıl meydana geldiğine yönelik alternatif bir model öne süren astrofizikçiler, iğne ucu kadar ufak olanlardan milyarlarca kilometreyi kaplayanlara kadar tüm kara deliklerin Büyük Patlama’dan sonra aniden oluştuğunu ve karanlık maddenin tamamından sorumlu olduklarını ileri sürüyor.
Miami Üniversitesi, Yale Üniversitesi ve Avrupa Uzay Ajansında çalışan asrofizikçilerin yeni çalışmasında, kara deliklerin evrenin başlangıcından beri var oldukları ve en eski kara deliklerin ise henüz açıklanmamış karanlık maddeler olabileceği öne sürülüyor. James Webb Uzay Teleskobu’nun topladığı veriler araştırmacıları haklı çıkarırsa, iki kozmik gizemin; karanlık madde ve kara deliklerin kökeni ve tabiatına yönelik bilimsel anlayış dönüşüm geçirebilir.
Kaynaklar
https://evrimagaci.org/maddeantimadde-asimetrisi-neredeyse-tamamen-maddeden-olusan-evrenimizde-antimadde-nereye-kaybolmus-olabilir-10269
https://www.milliyet.com.tr/molatik/teknoloji/antimadde-nedir-87937
https://bilimfili.com/antimadde-nedir
https://bilimfili.com/antimadde-hakkinda
https://teknolojiprojeleri.com/teknik/antimadde-karsit-madde-nedir-ne-ise-yarar
https://evrimagaci.org/karanlik-madde-nedir-7987
https://popsci.com.tr/kara-delikler-aslinda-karanlik-madde-olabilir/
Yorumlar
Yorum Gönder