Antimadde Nedir ve Uzayda Seyahat Etmek İçin Nasıl Kullanılabilir?
Evrenimizin varlığı, bilinen fizik yasalarına göre biraz garip. Sorun şu ki, galaksilerden yaban hayvanlara kadar gördüğümüz her şeyi oluşturan maddenin antimadde adı verilen bir ikizi var. Aynı kütleye ancak zıt elektrik yüküne sahip olan madde ve antimadde etkileşime girdiklerinde yok olurlar, saf enerjiye dönüşürler. Bildiğimiz kadarıyla bunlar tamamen aynıdır ancak Büyük Patlama’dan hemen sonra bir şey maddeyi biraz daha güçlendirdi.
Böylece evren madde bakımından zenginleşti ve geriye nükleer reaksiyonlarda ve yüksek enerji etkileşimlerinde üretilen antimaddenin sadece küçük bir kısmı kaldı. Evrenin antimaddeden değil de maddeden oluştuğu gerçeği, fizikte çözülememiş önemli bir sorundur ve dünya çapında araştırılmaktadır.
Antimadde nedir?
Temel ve hatta nükleer parçacıklar günlük hayatta deneyimlediğimiz şeyler değildir, hissedilemeyecek kadar küçüktürler ancak kavram olarak onlara aşinayız. Örneğin elektronu ele alalım. Elektrik akımı taşıyan devrelerden geçen parçacıktır ve atomlarda çekirdeğin etrafında hareket eder. Uygun bir şekilde -1 olduğu varsayılan bir elektrik yüküne sahiptir.
Fizikçi Paul Dirac’ın 1929’da üzerinde çalıştığı kuantum teorisi, biri pozitif diğeri negatif yüklü olmak üzere elektronun iki versiyonunun varlığını öne sürdü. Dirac’ı pozitif yüklü elektronun gerçek bir parçacık olduğuna ikna eden Robert Oppenheimer ve Hermann Weyl oldu. 1932’de Carl David Anderson tarafından bulundu (diğer birçok fizikçi bu etkileşimleri daha önce gözlemlemiş olmasına rağmen) ve pozitron olarak adlandırıldı.
Yüklü olan her temel parçacığın kendi karşıt parçacığı vardır. Elektrik yükü olmayan nötr olanların bile, yalnızca bazı kuantum özellikleri nedeniyle farklılık gösteren bir karşıt madde versiyonu olabilir. Yani protonları oluşturan her kuark için antiprotonları oluşturan anti kuarklar vardır. Bir pozitron ile bir antiprotonu bir araya getirdiğinizde antihidrojen elde edersiniz.
Antimadde ne kadar yaygındır?
Büyük Patlama’dan sonraki birkaç andan beri, antimadde nadir bulunan bir yaratık haline geldi. Bu, doğada hiç bulunmadığı anlamına gelmez. Evrenden gelen yüklü parçacık akışı olan kozmik ışınlarda pozitronlar ve antiprotonlar (ve belki de daha karmaşık antiparçacıklar) vardır, ancak bunlar toplam parçacık akışının yüzde 1’inden çok daha az küçük bir bölümdür.
Pozitronlar ve antinötrinolar bazı radyoaktif bozunmalarda üretilir. Pozitronlar ayrıca bazı yıldırım çarpmaları sırasında da salınır ve antiprotonlar Dünya’yı çevreleyen radyasyon bantlarında, Van Allen kuşağında keşfedilmiştir.
Maddenin mevcudiyetine kıyasla bu okyanusta bir damladır. Normal madde ile herhangi bir etkileşim antimaddeyi yok ederek önemli miktarda enerji açığa çıkarır ve bu da uzayda yüksek hızda seyahat etmenin ilgi çekici bir yolu olarak görülür.
Uzay yolculuğu için antimadde kullanımı
NASA’nın antimadde ile çalışan bir araç önerisi 1999 yılına dayanıyor. Amaç protonların antiprotonlarla çarpışmasını sağlamak. Çarpışma gama ışınları, aşırı enerjik ışık ve aynı zamanda başka parçacıklar üretecektir. Amaç bu yeni parçacıkları dışarı yönlendirerek itiş gücü yaratmak. Hem de çok fazla. Böyle bir motorun uzay mekiğinden 200 kat daha yüksek bir özgül itkiye (bir verimlilik ölçüsü) sahip olacağını tahmin ediyorlar. Belki 2,000 kat daha fazla.
Uzay Yolu’ndaki gibi uzay-zamanı çarpıtan bir bilimkurgu motoru olmayacak, yine de her eylemin eşit ve zıt bir tepkisi olduğu kavramını kullanacak. Ama bu olaydaki etki büyük bir etki. Güneş Sistemi boyunca seyahat süresini önemli ölçüde kısaltmaya yetecek kadar.
Eğer bu motor bu kadar umut vaat ediyorsa neden inşa etmiyoruz? Çalışan bir prototip inşa etmeden önce çözülmesi gereken pek çok sorun var.
Antimaddenin maliyeti
Antimaddenin madde ile temas ettiğinde yok olduğu göz önüne alındığında, kontrol altına alınması zordur. CERN, 2011 yılında antihidrojeni yaklaşık 17 dakika boyunca hapsetme rekorunu elinde tutmaktadır. Bu, özelliklerini incelemek için yapılan bir hapsetmeydi, daha fazlası değil. Ve hapsedilen miktar küçük, sadece 309 atom.
Antimadde üretmek zordur, bu da onu şimdiye kadar yaratılmış en pahalı madde yapar. NASA’nın antimadde motorunda bir gramın milyarda birinin yaklaşık 62.500 dolara mal olduğu tahmin ediliyor. CERN 2008 yılında bir gramın milyarda birinin gerçek üretiminin birkaç yüz milyon dolara eşdeğer olduğunu tahmin etmiştir.
Elbette, antimadde üreten özel tesisler olsaydı, maliyet düşerdi ama şimdilik bu, son derece uzmanlaşmış ve karmaşık deneylerin alanı.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber