Jump to content

Anti Madde Gizemleri: Antihidrojenin Tuzaklanması ve Anti Maddenin Doğası


ArpiA

Önerilen Mesajlar

Dan Brown’un Melekler ve Şeytanlar isimli kitabı ve sinemaya uyarlanan filminde, bilim insanları en şaşırtıcı bilimsel problemlerden birini çözmüşlerdi: anti maddenin yakalanması ve depolanması. Gerçek yaşamda ise 2010 yılına kadar atomik anti maddenin tuzaklanması asla başarılamamıştı.

 

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nde (CERN) çalışan fizikçiler hidrojen atomunun antimadde (karşıt madde) olarak karşılığı olan antihidrojeni tuzaklamayı/yakalamayı başardılar. Bu gelişme ise 14 milyar yıl önce evrenin oluşumundan çok az bir zaman sonra gizemli bir şekilde kaybolan madde (anti madde) üzerine yapılan deneyler için bir kilometre taşı sayılabilir.

 

İlk kez yapay olarak üretilen düşük enerjili antihidrojen atomları (bir antiproton çekirdeğinin yörüngesinde bir pozitron veya anti madde elektrondan oluşan atomlar) 2002 yılında CERN’de oluşturuldu. Fakat şimdiye dek, anti maddenin atomları evrenin oluşumundan sonra mikrosaniyeler içinde bir gama ışını parlamasında yok oldu ama normal madde ile evren genişlemeye devam etti.

 

antihydrogen-cernphysicis.jpg

Üstteki bir antihidrojen atomunda pozitif yüklü bir antielektron veya pozitron negatif yüklü bir antiprotonun yörüngesindedir ve bu gösterim alttaki normal hidrojen atomunun ayna görüntüsüdür.

 

 

Antihidrojen Laser Fiziği Cihazı (ALPHA) deneyi California Üniversitesi ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (LBNL) kurumlarından fizikçileri içeren uluslararası bir işbirliğidir. Bu deney ise 2010 yılında her biri bir saniyenin onda birinden biraz daha fazla sürede olmak üzere 38 antihidrojen atomunu tuzaklayabildi.

 

Peki, bu tür deneyler neden yapılıyor?

 

Antihidrojen ve hidrojen arasındaki farklılıklar, örneğin onların atomik spektrumundaki farklılıklar, fizikte parçacıkların yükleri ile ilgili parite değişimlerini açıklayan yük-parite-zamanı (CPT) simetrisini otomatik olarak ihlal mi ediyorlar, parçacıkları ve onların etkileşimlerini açıklayan bugün ki standart model çökmek üzere mi ve evrenin oluşumu sırasında eşit miktarlarda oluşan madde ve anti maddeden, anti maddenin neden bugün evrenin oldukça büyük bir kısmında olmayışı gibi soruların cevaplarını bulmak amacıyla CERN’de ve diğer parçacık fiziği araştırma merkezlerinde böyle deneyler gerçekleştiriliyor. ALPHA deneyi de bunlardan biri.

 

Anti madde nedir?

 

Anti madde normal maddenin yani biz canlıları, evrendeki pek çok gezegeni, yıldızı, galaksiyi oluşturan maddenin yük olarak karşıtı şeklinde tanımlanabilir ve ilk kez 1931 yılında fizikçi Paul Dirac tarafından öne sürüldü. Anti madde normal madde ile etkileşmesi sonucu bir enerji parlaması (foton salarak) ile tamamen yok olur. Astronomlar uzayda önemli derecede anti madde yok olması ile ilgili herhangi bir kanıt göremezken anti madde bazı radyoaktif elementlerin bozunmalarında ve dünyadaki yüksek enerji parçacık etkileşimleri sırasında üretildi. Berkeley Üniversitesi’nden fizikçiler Emilio Segre ve Owen Chamberlain 1955 yılında o zaman ki adıyla Lawrence Radyasyon Laboratuvarı’nda şimdiki adıyla Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda Bevatron hızlandırıcısında antiprotonları oluşturmuşlardı ve anti maddenin varlığını doğrulayan bu çalışmaları ile 1959 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanmışlardı.

 

2002 yılında da CERN’de pozitron bulutu ile onları kombine eden deneylerde kullanabilmek için antiprotonları yeterince yavaşlatan yavaşlatıcı denilen hızlandırıcılara benzer bir sistemde bir antiproton sayesinde antihidrojen üretildi. Uluslararası işbirliği olan ATHENA deneyi soğuk antihidrojenin ilk dedekte edildiği bildirilen deneydi.

 

2004 yılında ATHENA deneyi yerini ALPHA deneyine bıraktı. Sonra ALPHA ve ATRAP deneyleri antihidrojeni tuzaklamak için birbirleri ile yarıştılar. Bu yarış özellikle antihidrojen spektrumu ve yerçekimi ölçümleri amacıyla laser deneylerinde gerçekleşti. Bu sırada, son sonuçlar yayınlana dek on milyonlarca antihidrojen atomunun üretildiği ama 2010 yılına kadar hiçbirinin tuzaklanamadığı da bir gerçek.

 

 

ALPHA deneyinde antiprotonları tuzaklamak için uygulanan yöntemde ilk önce onları 20 milimetre uzunluğunda ve 1.4 milimetre yarıçapında bir bulut içine sıkıştırılır ve soğutulur. Sonra, Berkeley Üniversitesi’nden profesör Lazar Friedland tarafından geliştirilen bir teknik olan otorezonans kullanılarak bu soğuk bulutta, sıkıştırılan antiprotonlar antihidrojeni oluşturmak amacıyla iki parçacığın eşleştiği pozitron bulutuna benzer bir yerde üst üste itilir.

 

Tüm bu olanlar antihidrojen atomları tuzaklamaya yarayan bir manyetik metal silindirin (tüp) içinde gerçekleşiyor. Manyetik tuzak özel olarak konfigüre edilen bir manyetik alandır. Kararlı bir plazma oluşturmak amacıyla pahalı oktupol (iki elektrik veya manyetik kuadrupole sahip yük dağılımı) süperiletken manyet kullanılarak bu manyetik alan düzenlenir. Böylece manyetik olarak antihidrojenlerin tuzaklanması sağlanır.

 

alphatrap.jpg

Yakalanan ve depolanan antihidrojen atomlarının ALPHA deneyindeki tuzakta gösterimi.

 

Antihidrojenin tuzaklanması kolay değildir çünkü antihidrojen nötr, yüksüz bir parçacıktır. (Manyetik tüpler metal silindirler) genellikle iyonize atomlar gibi yüklü parçacıkları tuzaklamada kullanılır. Böyle yüklü parçacıklar, manyetik alan boyunca tüp merkezine geri döndüren bir elektrik alanla karşılaşıncaya dek sarmal olarak yan yana dizilirler. Ancak nötr antihidrojen bu alanlardan normal olarak etkilenmeyecektir. Fakat araştırma ekibi antihidrojen atomun çok küçük manyetik momentini manyetik alanı dik bir şekilde artırarak antihidrojen atomu tuzaklamak için bir avantaj olarak kullandılar. Manyetik ayna olarak da adlandırılan bu dik bir şekilde manyetik alanı artırma işlemi merkeze doğru alanı geri yansıtmaktadır. Çünkü manyetik moment oldukça küçüktür, antihidrojen ise oldukça soğuk, neredeyse mutlak sıfıra yakın. Bunun anlamı araştırma ekibi antiproton yavaşlatıcıdan yayılan başlangıçtaki enerjiden bir yüz milyar kadar bir faktörle antiprotonları yavaşlatmış olmalarıdır.

 

Bir kere tuzaklandıktan sonra deneyciler birbirinden ayrılamayan antiprotonları bir elektrik alan ile tam anlamıyla süpürürler, sonra ayna alanlar kapatılır ve tuzaklanan antihidrojen atomları normal madde ile yok edilir. Etrafı çevreleyen dedektörler proton-antiproton yok edilmesinin sonucu olan yüklü piyonlara duyarlıdır. Kozmik ışınlar aynı zamanda dedektörü tetikleyebilir ama bu yüklü pionların düz-çizgi izleri kolayca ayırt edilebildiğinden antiproton-proton yok olması deney içinde bu şekilde doğruluğu sağlanmış olur. Çok az sayıdaki antiproton tuzaktan geriye kalabilir ama onların yok olmaları antihidrojene benzer görünüyor ama fizikçilerin simülasyonları antihidrojen yok olmalarından başarıyla böyle olayları ayrılabildiğini göstermektedir. Yani deneylerden sızan anti madde yok!

 

2010 yılının Ağustos ve Eylül aylarında yapılan bu deneylerde 335 antiproton döngüsünden sadece 38 antihidrojen atomu tuzaklanabildi. Yaklaşık olarak birkaç 80 milyon antihidrojen atomunun üretildiği tahmin ediliyor bu sırada. Neredeyse 160 milyon antihidrojen atomundan sadece 38 atom yakalanabilinmiş. Bu oldukça düşük bir oran aslında.

 

ALPHA deneyi bu ilk antihidrojen atomlarını yakalama başarısından sonra bu antihidrojen atomlarının dedekte edilme oranlarını artırmaya yönelik çalışmaya devam ediyor.

 

Geçmişten Günümüze Anti Madde

 

1928 yılı öncesinde anti elektronlar Paul Dirac tarafından teorik olarak öne sürüldüğü zamanlarda antimaddenin varlığı hakkında bilgi yoktu. 1932 yılında anti elektronlar yani pozitronlar Carl Anderson tarafından kozmik ışınlarda bulundu. İlk kez antiprotonlar da o zaman için en yüksek enerjili parçacık hızlandırıcısı olan Berkeley Laboratuvarı’nın Bevatron hızlandırıcısında 1955 yılında kasten oluşturuldu.

 

İlk fizikçiler anti madde ve maddenin neden simetrik olmadıkları konusunda hiçbir sebep göremediler. Yani, aynı şekilde fizik yasalarına uymalarını ama eğer öyleyse, simetrik olsa idiler ya da fizik yasalarına uymuş olsalardı, madde ve anti madde büyük patlamadan sonra eşit bir şekilde dağılmaları gerekirdi ya da eşit miktarlarda yok olmaları. Her nasılsa bu böyle olmadı, madde ve anti madde bugün eşit miktarlarda değil. Bunun sebebi ise açık değil.

 

cernphysicisalphaneutraltrap.jpg

ALPHA deneyinde nötr anti madde tuzağının gösterimi

 

1960′lı yıllarda, fizikçiler atom altı parçacıkların bir şekilde bozunduğunu keşfettiler ama eğer yük eşlenmesi ve paritesi (CP) süreçte ihlal edilirse mümkün olabilirdi bu. Sonuç olarak araştırmacılar anti maddenin normal maddeden oldukça az bir farklılıkla davrandığını idrak ettiler. Hala, hatta bazı anitparçacıklar CP’yi ihlal etmelerine rağmen zamanda ileriye hareket eden sıradan (anti olmayan) parçacıkların uyduğu aynı fizik yasalarına uyarak antiparçacıklar zamanda geriye doğru hareket ediyorlar. CPT simetrisi (T zaman için kısaltma) ihlal edilmemeli.

 

Bu varsayımı test etmenin bir yolu bir antiproton yörüngesindeki pozitronların enerji seviyelerine karşı bir normal protonun yörüngesindeki normal elektronların enerji seviyelerini kıyaslamak olabilir. Yani antihidrojen ve normal hidrojen atomlarının spektrasını kıyaslamaktan bahsediyoruz. İşte ALPHA deneyinin en büyük amacı antihidrojen atomları ile CPT simetrisini bu spektralara göre test etmek. Dolayısıyla ALPHA deneyi aynı zamanda antihidrojen atomunun spektrasını ölçmeye de çalışıyor.

 

Diğer taraftan anti madde sadece laboratuvar ortamında mı üretiliyor? Doğada çarpıcı bir örnek ile anti maddenin doğal olarak oluştuğu Fermi uzay teleskobu tarafından gözlendi. Fermi uzay teleskobu geçen yıl gök gürültülü fırtınaların üzerinde antiielektronların yani pozitronların oluştuğunu gözledi. Çok yüksek elektrik alanlar oluşturan bu tür fırtınalar doğal olarak anti madde oluşturan dünya üzerindeki bilinen belki de ilk kaynak.

 

 

Kuark.org

İleti bağlantısı
Diğer sitelerde paylaş

Sohbete katıl

Şimdi mesaj yollayabilir ve daha sonra kayıt olabilirsiniz. Hesabınız varsa, şimdi giriş yaparak hesabınızla gönderebilirsiniz.

Misafir
Bu konuyu yanıtla...

×   Farklı formatta bir yazı yapıştırdınız.   Lütfen formatı silmek için buraya tıklayınız

  Only 75 emoji are allowed.

×   Bağlantınız otomatik olarak gömülü hale getirilmiştir..   Bunun yerine bağlantı şeklinde gösterilsin mi?

×   Önceki içeriğiniz geri yüklendi.   Düzenleyiciyi temizle

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Similar Topics

    • Gözlem Varsa Madde Vardır

      Elektron nedir?   Kısaca; bütün atomlarda bulunan negatif yüke sahip atom altı bir parçacıktır.   Elektronlar, çift yarık deneyinde maddeye özgü bir davranış sergilemeyip dalga boyutuna özgü bir davranışta hereket ederler.   Yine aynı deneyde elektronlar gözlem altında tutulduklarında, derhal maddenin verdiği tepkide hareket etmeye başlarlar. Elektron, ona yöneltilen bilinci fark ettiği anda davranışını değiştirir ve adeta; "Ben maddeyim..." der...   Videoyu seyredince daha net olarak bir dü

      , Yer: Bilim & Teknoloji

    • 6. Koğuş - Maddenin Dönüşümü...

      Maddenin Dönüşümü...   Ölümsüzlüğün karşısında bu ucuz bahaneyle teselli olmak ne büyük korkaklık! Bilincin dışında doğada meydana gelen bu süreçler, insanın aptallığından daha aşağıdır, çünkü aptallıkta bile bir bilinç ve irade mevcuttur; süreçlerde ise buna eşdeğer bir şey yoktur. Yalnızca ölüm karşısında saygıdan çok korku duyan bir korkak, bedeninin zamanla bir otun, taşın ya da kurbağanın içinde yaşayacak olmasıyla teselli olabilir. Maddenin dönüşümünde kendi ölümsüzlüğünü görmek, kırılan

      , Yer: Kitap Tanıtımları ve Eleştirileri

    • 11 Eylül Saldırıları Gizlenen Gerçekler / Dünyanın Gizemleri 2

      http://imageserver.kitapyurdu.com/select.php?imageid=1178001&width=180&isWatermarked=true&pagecount=244  Büyük Resim           11 Eylül Saldırıları Gizlenen Gerçekler / Dünyanın Gizemleri 2   Cenk Yüceer   GECE KİTAPLIĞI   Az bilinen gerçekler... * İnanılmaz Tesadüfler * Danseden İsrailliler * King Sokağı Patlaması * Savaş Oyunları * Uçakların çıkamayacağı hızlar * 19 Hava Korsanı * İkiz kuleler * Afganistan ve Irak'ın işgali * Uçağı yutan toprak ve diğerleri...

      , Yer: Kitap Tanıtımları ve Eleştirileri

    • Prehistorik Dönemde Halüsinojenik Madde Kullanımı

      Arkeolojik bulgular opium (Afyon), Magic Mushroom (Sihirli Mantar) ve diğer psikoaktif maddelerin prehistorik çağlardan beri kullanıldığına işaret ediyor.         İspanya Valladolid Üniversitesi Prehistorya Profesörü Elisa Guerra-Doce, arkeolojik kanıtların dünyanın dört bir yanında psychedelic etkileri olan maddelerin kullanım gördüğüne işaret ettiğini ve “Live Science” yaptığı söyleşide tüm Avrasya’da bu bitkilerin erken kullanımına dair verileri bir araya getirdiğini söyledi.   Stimulant

      , Yer: Kayıp Medeniyetler

    • bedensiz varlıklara etki eden madde

      merhaba arkadaslar meraak ettigim bir konu var aslında bayadır düşünüyordum bunun üzerine kendim bir sonuca vardım ama sizede danısmak istedim bildigimiz gibi insanlara etki eden varlıklar bedensiz varlıklardır ve bu bedensiz varlıklar enerjiden varedilmişlerdir saf enerjiden bahseediyorum yani saf demir kendi düşüncelerime göre bu tip bedensiz varlıklarda işe yarayabilir , saf altın ile saf demir temas ettirildiginde altının bozuldugunu bilenler vardır neden bu tip varlıklara etki etmesin ?

      , Yer: Paranormal Varlıklar

Arka Oda

Arka Oda

    Chat izniniz bulunmuyor
    ×
    ×
    • Yeni Oluştur...