Maddeyi oluşturan atomlar, atom çekirdeği ve etrafındaki elektronlardan oluşur. Çekirdekte ise proton ve nötronlar vardır. En basit atom olan hidrojen atomuna bakarsak, merkezde artı elektrik yüklü bir proton ve etrafında da eksi elektrik yüklü bir elektrondan meydana gelir.
Karşı-madde nedir?
Karşı parçacıklar da gerçektirler. Sadece yükleri ya da başka kuantum özellikleri zıt işaretlidir. Örneğin elektronun zıt elektrik yüklü karşı parçacığı pozitrondur. Öte yandan bir de karşı-atom (anti-atom) vardır ki aslında karşı-madde (anti-madde) derken bu anlaşılmalıdır.
Karşı hidrojen atomunun yapısı ise, merkezde eksi yüklü bir karşı-proton ve etrafında artı elektrik yüklü bir elektrondan (pozitron) ibarettir. Ancak doğada karşı-atomlar kendiliğinden oluşmaz. 13,7 milyar yıl önce Büyük Patlamadan hemen sonra madde/karşı-madde simetrisi bozulmuş ve evren “maddeden” yana seçimini kullanmıştır. Kendiliğinden simetri kırılması dediğimiz bu olaydan sonra evrende oluşan atomlar bilinen yapılarını kazanmışlardır.
Madde ile karşı madde karşılaştığında birbirlerini yok eder ve radyasyona dönüşür: Örneğin bir elektron ve bir pozitron karşılaşınca birbirlerini yok edip ışığa (foton) dönüşürler. Bu nedenle de evrendeki atomlarda elektronlar (ve protonlar) vardır pozitronlar (ve karşı-protonlar) değil.
CERN deneylerinde karşı-hidrojen atomu
Doğada karşı-parçacıklar kendiliğinden ortaya çıkabilir ancak karşı-madde sadece laboratuvarda yaratılır. Laboratuvar koşullarında karşı-hidrojen atomu elde etmek olanaklıdır. Nitekim CERN’deki ATHENA ve ATRAP deneylerinde 2002 yılında çok miktarda karşı-hidrojen atomu elde edilmiştir. Dan Brown’ un “Melekler ve Şeytanlar” adlı kitabına da ilham veren bu deneylerde aslında kitapta anlatılanların tam tersi durumlar söz konusudur. Bu deneylerde karşı-madde araştırmaları hedeflenmektedir, bomba imalatı değil.
Öte yandan karşı-maddeyi ancak çok kısa sürelerde, saniyenin milyonda biri kadar sürede bir arada tutmak olanaklıdır. Çünkü hemen maddeyle etkileşime girip yok olmaktadır. Bu deneylerde amaç CPT kuramı denilen, yük, parite ve zaman simetrilerinin geçerli olup olmadığını araştırmaktır. CPT kuramına göre madde ve karşı-madde spektrumunun tamamen özdeş olmaları gerekmektedir.
CERN’deki ALPHA deneyinde ise, kısa bir süre önce karşı-hidrojen atomları manyetik bir tuzak sayesinde 170 milisaniye kadar bir arada tutulabilmişler ve böylelikle karşı-madde araştırmalarında önemli bir adım atılmıştır. Karşı-hidrojen atomları, hidrojen atomları gibi yüksüzdür. Proton (karşı-proton) ve elektronların (pozitronların) yükleri birbirlerini nötralize eder. Ancak bunların spin bileşenleri manyetik alandan etkilenirler. Bu spin özelliklerini kullanan ALPHA deneycileri, 38 karşı-atomu manyetik alanla hapsetmeyi başardılar.
Karşı-madde bombası olanaklı görülmüyor
Dan Brown’ın kitabında karşı-madde ile bomba yapılıyordu. Gerçekte bu mümkün değildir. Çünkü karşı-maddeyi bir araya getirmek için harcanan enerji, meydana getirilen karşı-maddenin enerjisine eşittir. Dolayısıyla, atom bombasında olduğu gibi, çekirdeğin parçalanmasından doğan ilave bir enerji yoktur.
Ayrıca karşı-madde (örneğin karşı-hidrojen atomu), Dan Brown’ un kitabındaki gibi uzun süre saklanamaz. Eninde sonunda, karşı-atomu hapsettiğimiz kafesi meydana getiren madde ile etkileşime girerek ışınıma dönüşür, yok olur. Bu süre de oldukça kısadır. CERN’deki son deneylerde bu süre saniyenin onda birine kadar uzatılmıştır, ama daha uzun sürelerde saklanması pek olası görünmemektedir. Üstelik burada bahsedilen tek bir atomdur. Bomba yapmak ya da enerji elde etmek için bu atomlardan (karşı-atomlardan) milyar kere milyarlarcası gerekmektedir. Bu da teknik olarak olanaklı değildir.
