Madde Antimadde... Karşılaştığında birbirini yok eden enerji. Antimatter

Buradan Dinle

( ANTIMATTER ) ANTİMADDE

  

   Antimadde, maddenin esrarengiz şekilde çarpıtılmış ikizi' dir; Sola, sağa, pozitife dönen bir şeyin aynı karşılığı, aynada olduğu gibi negatif olur. Döküldüğünde boş kalan kalıp gibi, madde ve antimadde gerçekliğin ayrı yumurta İkiz'idir. Eğer bir madde antimadde ikizi ile karşılaşırsa, tamamlayıcı özellikleri bir ölüm dansında yok olur. Antimadde madde ile karşılaştığında birbirlerini yok ederek enerjilerini sıfırlar yani yüksüz duruma geçer.

 

  Antimadde, en kısa tanımı ile normal maddenin tersidir. Özellikle, antimaddenin atom altı parçacıkları, sıradan maddeninkilere zıt özelliklere sahiptir. Antimaddeyi çok ilgi çekici yapan şey barındırdığı yoğun

enerjidir. O kadar yoğun ki bir antimadde bizi yıldızlararası seyahat edecek

kadar enerjiye sahiptir (araştırmalar bunu gösteriyor) Big Bang'den sonra normal madde ile antimadde birlikte oluşmuştur; ancak bilim adamları buna neyin sebep olduğundan tam olarak emin olmasa da, evrende çok nadirdir. 1920'lerde fizikçiler aynı kavramı atoma ve bileşenlerine uygulamaya çalışıyorlardı. 1920'lerin sonlarında, Erwin Schrödinger ve Werner Heisenberg yeni bir kuantum teorisi keşfettiler. Bununla ilgili tek sorun, teorinin sadece düşük hızlardaki parçacıklar için geçerli olan, ışık hızına yakın seyahat edenler için geçerli olmayan -

görelilik teorisine uygulanamamasıdır.

  Dirac bu sorunu 1928'de çözdü. Elektronların davranışını tanımlamak için özel görelilik ve kuantum teorisini birleştiren bir denklem geliştirdi. Dirac denklemi ona 1933 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırdıysa, başka bir sorun ortaya çıkardı: tıpkı x2 = denkleminin iki çözümü (x = 2, x = 2) olması gibi, Dirac denklemi için bile pozitif enerji için bir çözüm. elektronlar, diğeri ise iki çözümü olan negatif enerjili elektronlar verir. Ancak klasik fiziğe göre bir parçacığın enerjisi her zaman pozitif bir sayı olmalıdır.

  Dirac, bunun, her parçacığın kendisine özdeş ancak zıt yüklü bir antiparçacığa sahip olacağı anlamına geldiğini açıklıyor. Örneğin bir elektron için, her bakımdan aynı olan ancak pozitif bir yük içeren bir karşı elektron olmalıdır. 1932'de Carl Anderson ve CalTech'te genç bir profesör, parçacıkların kozmik yağmurunu incelerken, elektronla aynı kütleye sahip pozitif yüklü bir parçacığın bıraktığı bir iz gördü. Bir yıllık araştırma ve gözlemlerden sonra, izlerin gerçekten de antielektronlar olduğuna ve kozmik ışınların etkisi altında her bir izin yanında bir elektron ürettiğine karar verdi. Pozitif yüklerinden dolayı antielektronlara "pozitron" adını verdi. Çalışmaları Anderson'a 1936 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandıran Occhialini ve Blackett'ten erken onay geldi ve Dirac'ın tahmini yapıldı.

  Uzun yıllar boyunca, kozmik ışınlar yüksek enerjili parçacıkların tek kaynağı olarak kaldı. Keşifler durmadı, ancak fizikçiler beklenen karşıt parçacığı, karşı protonu keşfetmeden önce 22 yıl beklemek zorunda kaldılar. Betatron, antiproton üretmek için en uygun yüzey olduğu tahmin edilen 6.2 GeV enerjide 2 elektronu çarpıştırabilir. Aynı zamanda, Emilio Segre liderliğindeki başka bir fizikçi grubu, yeni bir antiproton dedektörü tasarladı ve inşa etti.

  Ekim 1955'te New York

Times'ın ön sayfasında şu haber yer aldı: “Yeni atom parçacığı keşfedildi, Negatif Proton! Antiprotonun keşfiyle, Segre ve ekibi (O. Chamberlain, C. Wiengand ve T. Ypsilantis), doğanın temel simetrilerinden birini kanıtlamayı başardı: madde ve antimadde.

  Segre ve Chamberlain

1959 Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.Sadece bir yıl sonra Betatron üzerinde çalışan ikinci grup (B. Cork, O. Piccione, W. Wenzel ve G.

Lambertson) bir antinötron bulduklarını açıkladı. Yanıt, çok özel bir makine olan CERN'in benzersiz Düşük Enerjili Antiproton Halkası (LEAR) sayesinde geldi. Hızlandırıcıların aksine, LEAR aslında antiprotonları yavaşlatır. Fizikçiler daha sonra bir pozitronu veya antielektronu bir antiprotonla bağlayarak gerçek bir antihidrojen, gerçek bir antimadde atomu yaratmaya çalışmaya başladılar.

  1995'in sonuna doğru, kendi türünün ilk antiatomları, Alman ve İtalyan fizikçilerden oluşan bir ekip tarafından CERN'de elde edildi. Sadece 9 antiatom üretilmesine rağmen, haber tüm dünyayı sarstı.

  Başarı, hidrojenin bir asır önce bilim tarihinde oynadığı role benzer şekilde, anti-hidrojen atomunun dünya karşıtı araştırmalarda bir miktar rol oynayabileceğini söylüyor. Hidrojen, evrenimizin dörtte üçünü oluşturur ve evren hakkında bildiklerimizin çoğu, sıradan hidrojen araştırmalarından elde edilmiştir.

  Ama

geriye bir soru kalıyor: antihidrojen normal hidrojen gibi mi davranıyor? CERN, bu soruyu yanıtlamak için yeni bir deney tesisi kurmaya karar verdi: Proton Amortisörleri İlk tek mıknatıslı siklotronlar ve betatronlar,

protonları ve elektronları onlarca MeV'lik enerjilere hızlandırdıktan sonra, her iki tür parçacığı da GeV'ye hızlandırabilen yeni eş zamanlı halka şekli enerji geliştirildi. 1950'lerden bu yana, makineler yeni odaklama teknikleri ile 30 GeV'ye kadar yapılmıştır.

  1970'lerin başına kadar, maddenin yapısının incelenmesinde birkaç önemli adım daha atıldı. CERN'deki 28 GeV proton senkronizasyonunun, Brookhaven'daki

33 GeV alternatif gradyan senkronizasyonunun ve kutudan çıktığı anda yeni ve

verimli "kabarcık odası" parçacık dedektörünün başarılı entegrasyonu

sayesinde, bulunan yeni parçacıkların sayısı hızla arttı. büyük tesadüfi hızlandırıcılar devreye girdiğinde, fizikçiler bir hızlandırılmış parçacık demeti sabit bir hedefe

çarptığında, enerjinin çoğunun hedefin geri tepmesinde boşa harcandığını ve parçacık araştırmalarının ve parçacık etkileşimi araştırmalarının ana odağı için yalnızca küçük bir ölçek kaldığını fark ettiler. Bunun yerine, iki ışın doğrudan çarpışırsa, geri tepmede hiçbir enerji boşa gitmez, tüm enerji deneye aktarılır.

 

  CERN,

protonları incelerken, diğer laboratuvarlar elektron çarpışmalarına odaklanır. Buradaki fikir, protonları PS'den almak ve yeni bir makinenin birbirine bağlı iki çemberinde

hızlanmalarını ve çarpışmalarını sağlamaktır. Yeni makineye 31 GeV Kavşak Depolama Halkası adı verildi ve birçok teknolojik zorluğun üstesinden geldikten sonra, ilk proton-proton çarpışması 1971'de gerçekleşti.

  Aynı zamanda, dedektör ayrıca yeni gelişmeleri ve eski kabarcık odasını da ortaya çıkardı. yerini daha büyük sayılar ve genlikler ile etkileşimler gösteren daha hızlı, daha teknolojik cihazlar alıyor. Ancak büyük gelişmelerden biri 1980'lere kadar gerçekleşmedi: Etkili soğutma teknikleri, antimaddeyi oyuna getirdi ve hızlandırılmış geliştirme oyununda anında hakimiyet kazandı. . Birincisi, fizikçilerin maddenin temel yapı taşlarını anlama meraklarını tatmin etmek için karşıparçacıkları kullanmaya devam etmeleri ve bizi daha yüksek enerjilere ilişkin anlayışımızın sınırlarının ötesine itmeleridir. Başka bir yaklaşım, düşük enerjilerde

antipartikülleri yavaşlatmayı, çalışmanın ana konusu olmayı ve onları antimaddenin özelliklerini araştırmak için izole etmeyi içerir. İlk elektronpozitron çarpıştırıcısı, 1960 yılında Frascati'de Bruno Touschek tarafından tamamlanan "Anello

d'Accumulazione" (AdA) idi. Bunların en büyüğü, CERN'deki Büyük Elektron Pozitron (LEP), 1989 yazında bir çarpışma enerjisiyle çalışmaya başladı. 91.2 GeV. 2000 yılında emekli olduğunda, 20 GeV'lik

çok büyük bir çarpışma enerjisine ulaştı. LEP çemberinin etrafındaki dedektörler, büyük bir hassasiyetle deneyler ve testler gerçekleştirerek, parçacıklar ve etkileşimleri hakkındaki bilgileri çok daha ilerilere taşıdı.

Aslında, LEP şimdiye kadar yapılmış en büyük dairesel elektronpozitron çarpıştırıcısı olmaya devam edecek: elektronların bir özelliği olan 'synctron radyasyonu', makinelerde elektronları daha yüksek enerji seviyelerine hızlandırmayı imkansız kılıyor. büyük dairesel çarpışma. Ancak yeni nesil elektron-pozitron çarpıştırıcılarının bir planı var: elektronların ve pozitronlarının düz bir çizgi boyunca kilometrelerce hızlandıktan sonra doğrudan çarpıştığı lineer çarpıştırıcılar.

 

  Antimadde uzayda bir yerde. Dirac'ın kendisi ilk önce astronomik ölçekte antimaddenin keşfini düşündü. Ancak teoremini doğruladıktan kısa bir süre sonra pozitronların, antiprotonların keşfiyle; Gerçek spekülasyon, karşıt gezegenlerin, karşıt yıldızların, karşıt galaksilerin

ve hatta karşıt bir evrenin varlığı hakkında başlar.

1950'lerin sonlarında, galaksimizdeki antimadde miktarı yüz milyondan daha az bir hata olarak hesaplandı. Eğer antimadde evrende izole bir sisteme sahipse, yani sıradan madde ile etkileşime girmeyen bir sistemdeyse, o zaman hiçbir yer temelli gözlem onun doğruluğunu ayırt edemez.

Yani, görünürde hiçbir şey olmamasına rağmen, galaksinin dışındaki antimaddenin varlığı tamamen açık. Sonraki birkaç yıl içinde, evrende madde kadar antimadde olduğu fikri basit simetri ilkeleri tarafından tetiklendi.

Ancak günümüzdeki güçlü inanışa göre maddeye öncelik veren tek bir evren vardır. Bunu söyleyebiliriz, ancak antimononükleerden antinükleer gibi doğal bir antimadde bize ulaşmaya çalışsaydı, Dünya atmosferinde bir çekirdekle birlikte yok olur ve asla gözlemleyemeyiz.

20 yıldan fazla bir süredir bilim adamları, bu çalışmanın aletlerini (ilk olarak uydu haline gelen balonları) mümkün

olduğunca atmosferde tutmaya çalıştılar, imha problemini ortadan kaldırmak için, ancak bu çaba maliyetli ve zor. Şimdi uydu üzerinde deneyler planlanıyor. Örneğin, 1998'de, yüksek enerjili bir parçacık detektörü olan Alfa Manyetik Spektrometresi (AMS),

uzay mekiği Discovery'de 10 günlük bir göreve gitti ve şu anda Uluslararası Uzay İstasyonuna yerleştirilmek üzere yeniden tasarlanmakta ve

geliştirilmektedir. gelecek yıllar. . . Dünya atmosferinin yörüngesinde dönen hedeflerinden biri, evrendeki her türlü antimaddedir.

KAYNAKÇA:

Wikipedi.

Antimadde, Frank Close