Ana sayfa Astronomi Evrenle söyleşiler 17: Antimaddeyle söyleşi

Evrenle söyleşiler 17: Antimaddeyle söyleşi

1031
PAYLAŞ

Richard T. Hammond

Çeviren: Nalân Mahsereci

Bir anti-elektron, antimaddenin özelliklerini açıklamak için uğradığında, anti-hidrojenin laboratuvarda üretilmiş olduğundan söz ediyor. Konuşma, antimaddenin roket itici gücü olarak nasıl kullanılabileceğiyle devam ettikten sonra negatif kütleli parçacıkların izlenmesi tartışmasına dönüyor.

 

 – Günaydın, ne kadar iyisiniz, durdunuz.

 – Davetiniz için teşekkürler. Kaydettiğiniz için söylüyorum, ben anti-elektron olan bir pozitronum.

Açıklık getirdiğiniz için teşekkürler. Antimaddenin ne olduğunu açıklayabilir misiniz?

 – Bunun için buradayım.

Harika.

 – Bildiğiniz gibi parçacıkların ya pozitif ya da negatif yükü vardır; ya da yükü yoktur.

Evet.

 – Bildiğiniz ve bozon ve fermiyonun da açıkladığı gibi, bir spine sahibiz ve elbette çoğumuzun kütlesi var.

Foton hariç, değil mi?

– Evet. Bir elektronla tam olarak aynı kütleye sahibim, ama bütün diğer özelliklerim ona zıttır. Yüküm, elektronun yüküne eşit büyüklüktedir, ama negatif yerine pozitiftir. Eğer bir elektronla aynı zamanda oluşturulmuş olsaydım, spinim, elektronunkinden karşıt bir yöne işaret edecekti. Bu diğer anti-parçacıklarda da aynıdır; anti-proton protonla tam olarak aynı kütleye sahiptir, ama diğer özellikleri ona zıttır. Protonun baryon numarası +1’dir, anti-protonun baryon numarası -1’dir.

Size söz ettiğim söyleşiyi yaptığım elektron, ikiniz karşılaşırsanız, yok oluşun kaçınılmaz olacağını söylemişti. Buna katılıyor musunuz?

 – Evet, herhangi bir zamanda bir parçacık anti-parçacığıyla karşılaşırsa, daha hafif parçacıklar ya da fotonlar yaratarak karşılıklı olarak yok olacaklardır.

Neden böyle?

 – Doğa hareketi sever, değişimi sever. Yıldızlarınız bunu taçlandırmıştır.

Bir bakalım, aaa evet, “Çöle göre kum neyse, doğaya göre dönüşüm de odur.”

 – Aynı zamanda şunu düşünüyorum, eğer doğa özgür olabilseydi, her şey her şeyle etkileşim içinde olurdu ve bundan mükemmel bir kaos oluşurdu. Bazı nedenlerle, bizlerden hiçbiri anlayamayız bunu; belirli bir düzen, sıkı takip edilecek kurallar dizgesi vardır. Bu kurallar takip edildikleri sürece belirli gelişmelere engel olurlar; sonra etkileşimler, yok oluş ve yaratılış gerçekleşir.

Biraz daha özgülde anlatabilir misiniz?

 – Yükün korunumu, spinin korunumu gibi birkaç kural var. Örneğin, bir elektronu yalnız başına oluşturamazsınız, çünkü bu yükün korunumu kuralını çiğneyecektir. Fakat bir elektron ve bir pozitronu oluşturabilirsiniz, çünkü total yük sıfır olacaktır.

Zıt yönlerde iki spininiz olduğunu varsayıyorum; birbirini her zaman sıfıra tamamlıyorlar.

 – Kesinlikle, böylelikle parçacık ve anti-parçacık birlikte oluşturulduğunda hem yük hem de spin korunabiliyor. Yok oluşta da aynı şekilde; bu nicelikler yine korunacaktır. Hiçbir doğa kuralı ihlal edilmez, yani etkileşimli süreçler kuvvetle doludur.

Yani bir elektrona yaklaşırsanız, bu kendi yok oluşunuz mu olur?

 – Elektronunuzun söylediği gibi, “bu mahvoluştur.”

Her parçacık bir anti-parçacığa sahip midir?

 – Evet, her bir kuarkın bir anti-kuarkı vardır, nötrinonun anti-nötrinosu, vb.

Yani antimadde teorik bir spekülasyon değil?..

 – Hiç de değil, onu laboratuvarınızda üretiyorsunuz.

Bunu fark etmemiştim.

 – Antimaddeden sandalye ya da sepet çıkaracağınızı söylemedim, onu parçacıktan parçacıkla yaparsınız. Aslında CERN’de birkaç anti-hidrojen atomu yaptınız. Elektronunuzun CERN hakkında hoş anıları olmadığını anımsıyorum.

Hiç de değil. Büyük bir enerji kaynağı olacakmış gibi görünüyor.

 – Hapsetmek sorununu çözebilirseniz…

Demek istediğiniz, onu çevreleyenleri yok etmesin diye antimaddeyi hapsetmek mi?

 – Hayır, demek istediğim onu kendi yok oluşuna karşı sınırlamaktır.

Oooh.

 – Evet, fakat sözünü ettiğiniz hapsetme de bir sorundur. Buna karşın yapılabilir.

Nasıl?

 – Manyetik alanlar, nötrinonuz bütün yüklü parçacıklar için doğru olduğunu söylemişti, “Bir manyetik alan yetenekli bir cerrahın eliyle, parçacıkların hızını değiştirmeksizin yönlerini değiştirebilir.” Bir manyetik alanla, anti-parçacıkları kapana kıstırabilir ve onları uzayın küçük bir bölgesinde tutabilirsiniz.

 – Bu manyetik şişe olarak mı adlandırılıyor?

 – Evet, siz aynı zamanda onu parçacıkları tutmak için kullanıyorsunuz.

Madde antimadde roket motoru hakkında bir şeyler duymuştum…

 – Evet, NASA metalinden yapılmış değildi, bir spekülasyon üzerine inşa edilmişti; fakat teorik olarak olasılık dahilinde.

Antimadde itici gücü, şimdilerde kullandığımız katı ve sıvı yakıtlardan daha mı üstün?

 – Çok fazla alana gerek kalmaksızın, çok daha fazla enerjiye erişilme olasılığı var. Bir kere hapsetme sorununun üstesinden gelirseniz, Evren sizindir.

Hangi anlamdaki hapsetmeye göndermede bulundunuz?

 – Gerçeği bulma itici gücünden çok daha fazla olanına.

 – Evet, sanıyorum. Ama beni hayrete düşüren başka bir şey var. Bir anti-protonla rastlaştığınızı varsayın, birlikte bir anti-hidrojen atomunu oluşturabileceğinizi söylemiştiniz…

 – Evet. Aslında, yaydıkları ışığa bakarak, hidrojen ve anti-hidrojen arasında ayrım yapamazsınız.

Anti-hidrojen, hidrojenin tanımlandığı spektrumla tam olarak aynı spektrumda mı yayın yapacak?

 – Kesinlikle.

Sonra antimadde, daha büyük nesneleri yapmak için birlikte mi şekillenecek?

 – Evet, galaksileri ve yıldızları yapmak için birlikte şekillenecek. Gördüğünüz bazı galaksiler ya da Evren’in bazı geniş bölgeleri ya da antimaddeden yapılanlarla ilgili bir spekülasyon vardı.

Bunun kanıtları var mı?

 – Fiziksel kanıtları yok, ama felsefi argümanlarınız var.

Hangi argümanlar?

 – Simetriden faydalanarak doğayı anlamakta muazzam bir gelişme gösterdiniz. Doğada saklı ve görebildiğiniz birçok simetri olduğuna inanıyorsunuz.

Simetriler Wimp gibidir, nötralino demek istiyorum, katılıyor musunuz?

 – Evet, onlar ve diğerleri gibidir. Anti-parçacığın neredeyse bir parçacık gibi olduğunu göz önünde tutarsak, neden Evren’de bu kadar çok madde ve bu kadar az antimadde var? Simetri düşüncesi sizi, Evren’de eşit miktarda madde ve antimadde olduğuna inanmaya yönlendiriyor.

– Eğer eşit miktarda madde ve antimadde olsaydı, sonrasında birbirlerini yok edeceklerdi diye düşünüyorum.

– Bunu söylemekle, bu soru üzerine düşünmek için de burada olmayacağımızı ima etmiş oluyorsunuz.

Şimdi bundan söz ederseniz, evet.

 – Her neyse, Evren’in ilk zamanlarında, madde ve antimadde miktarının birbirine oldukça yakın olduğuna inanılıyor; fakat zaman geçtikçe, aradaki hafif dengesizlik bugünkü durumumuza doğru büyüdü. Neyse ki burada başka bir olasılık var.

Her zaman başka bir olasılığın var olduğuna inanmaya hazır hale geldim.

 – Bunu duyduğuma sevindim.

Diğer olasılık nedir?

 – Evren’in bütünü eşit miktarda madde ve antimaddeye sahip olabilseydi, bir madde galaksisi olarak oluşacaktık. Ortalamanın üstündeki bütün galaksiler antimadde olsaydı, her birinin miktarı eşit olabilecekti.

Bir galaksinin bütünü antimadde olsaydı demiyorsunuzdur…

 – Hayır, madde galaksisiyle çarpışana kadar.

Sonra ne olur?

 – Güm pat…

Güm pat?

 – Muazzam bir enerji boşalması kazanacaksınız…

Ne kadar?

 – Bir kuazarın 100 milyon yılda yaydığı kadar kuvvetli.

Anlıyorum. Başka bir şey sormama izin verir misiniz?

 – Sormanız için buradayım.

Bir anti-parçacık bir parçacığın zıt özelliklerine sahiptir; kütle hariç, yükün karşıtı, spinin karşıtı, vb.

 – Evet.

Peki, neden kütlenin karşıtı değil? Bir diğer anlamda, neden negatif kütlesi olmasın?

 – Bunu size söyleyemem, ama negatif kütleli parçacıklar oldukça farklıdır.

Negatif kütleli parçacık var mı?

 – Onları kesinkes gözlemiş değilsiniz, ama ilkece varlar.

Negatif kütleli ve pozitif kütleli parçacıklar birbirlerini geri mi püskürtür?

 – Hayır.

Negatif kütleli ve pozitif kütleli parçacıklar birbirlerini çeker mi?

 – Hayır.

Hayır mı?

 – Hayır, negatif kütleli parçacık, pozitif kütleli parçacığı kovalar. Birlikte oldukça hızlı yarışırlar.

Büyüleyici.

 – Daha da fazlası var. Kaleminizi tutup duvara karşı fırlatırsanız, ne olur?

Duvar,  kalemi durduracaktır.

 – Doğru, çünkü duvar kaleme yavaşlamasına yol açan bir kuvvet uygular.

Evet.

 – Şimdi kalemin negatif kütleli olduğunu ve duvara vurduğunu düşünün. Aslında, kütlenin negatif olması ivmenin zıt yönde olmasıdır; yani hızlanır, duvar sayesinde şiddetlenir.

İnanılmaz.

 – Belki, fakat daha sonra ne olacağını hayal edin. Şimdi oldukça hızlıdır, ne zaman bir sonraki duvara çarpsa, yeniden hızlanacaktır ve artık gerçekten hareket ediyordur.

Eğer duvar yüksek düzeyde çelikten yapılmışsa ne olur?

 – Kalem üzerindeki kuvvet artacaktır ve ivmesi daha büyüyecektir. Tabii ki kalem harap olacaktır, fakat neler olabileceğini görüyorsunuz.

Bunun hapsetme problemi olduğunu söylemeyin bana…

 – Öyle, bütün negatif madde kovulacaktır; aslında negatif maddeyi neden hiç bulamadığınızı açıklayacak olan da budur.  Askeri gücünüz negatif kütleyle gerçekten ilgileniyor, zırhlı delici malzeme parçalarına para yatırıyorlar.

Doğru yolda olduğumdan emin olalım. Antimadde gerçektir, laboratuvarda yapılmıştır, pozitif kütlesi vardır ve itici güç olarak kullanılabilir. Negatif kütle ise farklıdır ve asla gözlenmemiştir.

 – Tam olarak böyle.

Bu meseleleri açıkladığınız için teşekkürler.

 – Rica ederim.