Bilim insanları farklı teleskoplar ile uzayı inceleyerek, sürekli gözlem yapmaktadırlar ve evrenin belli bir bölgesinde bir şekilde antimaddenin daha fazla ve daha yoğun olduğu bir yer henüz keşfedilememiştir. 

Bu antimadde hakkındaki gizemlerden bir tanesidir. Fizikçiler ortaya çıkan bu asimetriyi açıklamak için geçmişten günümüze dek hala devam eden birçok deney yapmaktadır. Henüz bu sorunun tam cevabı ortaya çıkartılabilmiş değil.

3) Laboratuvarda antimadde üretebilir miyiz acaba?

Antimadde ile maddenin buluşması ortaya ciddi anlamda enerji açığa çıkarabilmektedir. Örneğin, bir gram antimadde nükleer bir bombanın patlamasına eşdeğer bir patlama meydana getirebilir.

Fakat bilim insanlarının bu kadar az miktarda bile antimadde üretmesi inanılmaz zordur. Şimdiye kadar en fazla antimadde üretimi, ABD’de Chicago şehrinin yakınlarında bulunan Tevatron hızlandırıcısında yapılan proton-antiproton çarpıştırma deneyi için üretilmiştir.

Çarpıştırıcının çalıştığı süre boyunca toplamda 15 nanogram antimadde üretilebilmiştir.

Benzer şekilde CERN’de bulunan LHC hızlandırıcısında şimdiye kadar toplam 1 nanogram antimadde ancak üretilmiştir.

Almanya’daki benzer başka bir hızlandırıcıda yaklaşık 2 nanogram kadar pozitron üretilebilmiştir günümüze kadar. İnsanoğlu tarafından günümüze dek üretilen tüm antimaddeyi, madde ile buluşup enerjiye dönüştürebilsek her halde bir bardak suyu kaynatmaya yetmeyecektir.

Antimadde üretebilmek bir sorun iken, üretilenlerin madde ile buluşmasını engelleyecek şekilde saklayabilmek başka bir sorundur.

Antimadde üretip saklamak oldukça külfetli bir işlemdir. Yapılan hesaplamalara göre, 1 gram kadarlık bir antimadde üretebilmek 25 milyon kere milyar kilowatt-saat enerji ve finansal maliyet olarak 100 milyon kere milyar ₺ tutacaktır.
4) Antimadde ürettik fakat nasıl saklayacağız?

Antimadde Kapanı

Antimadde üretebilmenin yolunu bulduk diyelim. Peki biz antimaddeyi incelemek istediğimizde nasıl saklayacağız?

Antimaddeyi inceleyebilmek için bir kısmını saklayabilmenin de yolunu bulmalıyız. Çünkü biliyoruz ki antimadde madde ile birleştiğinde hızlı şekilde enerjiye dönüşmektedir.

Bilim insanları; proton, elektron ve antiproton gibi yüklü parçacıkları Penning kapanı adı verilen cihazların içinde tutabilmektedirler.

Parçacıkların manyetik ve elektrik alanlarının sayesinde kapanın duvarlarına çarpması engellenmektedir.

Fakat Penning kapanı, yüksüz olan nötr parçacıklar üzerinde çalışmamaktadır, bu sebeple elektrik alanlarının içinde tutulamamaktadırlar.

Bunun yerine Loffe kapanı adı verilen sistem ile tüm yönlerde artan bir manyetik alan meydana getirecek şekilde parçacıklar manyetik alanın en zayıf olduğu yerde tutulabilmektedir.

Çok ilginç bir keşif, Dünya'ya yağan antiprotonların bir kısmının, Dünya'nın manyetik alanı tarafından antimadde kapanı şeklinde yakalanabildiği Dünya etrafındaki Van Allen radyasyon kuşaklarında keşfedilmiştir.

5) Antimadde ne tarafa doğru düşer; yukarı mı, aşağı mı?

anitmatter_fallMadde ve antimadde parçacıklarının yükleri dışındaki tüm özellikleri aynıdır. Parçacık fiziğinde temel parçacıkları ifade eden Standart Model'e göre yer çekimi, madde ve antimadde parçacıklarında aynı etkiye sahip olmalıdır.

Fakat bu etki henüz deneysel olarak gözlemlenememiştir. AEGIS, ALPHA ve GBAR gibi deneyler bu doğa olayını gözlemlemek için sıkı şekilde çalışmaktadırlar.

Böyle bir etkiyi gözlemlemek gerçekten de zor olması sebebi ile bu deneylerde antimadde bir yerde kapana konulmuştur ya da yavaşlatılmış şekilde mutlak sıfır derecenin hemen üzerinde tutulmaktadır. Yer çekimi temel kuvvetler arasında en zayıf olan kuvvet olması sebebi ile bilim insanlarının nötr antimadde parçacıkları kullanmaları gerekmektedir.

Böylece yer çekiminden daha güçlü elektriksel kuvvetlerin etkisi ortadan kaldırılmaktadır. Deneylerin sonuçları halen bekleniyor.

6) Yavaşlatıcı antiproton makinesi

Parçacık hızlandırıcıları ve çarpıştırıcılarını duymuş olabilirsiniz. Aynı zamanda parçacık yavaşlatma işi yapan deneysel düzeneklerin olduğunu da biliyor muydunuz?

CERN laboratuvarı Antiproton Yavaşlatıcısı adı verilen bir makineye ev sahipliği yapmaktadır.

Bu makine yavaş hareket eden antiprotonları yakalayıp davranışlarını ve özelliklerini inceleyebilmek için kullanılan bir depolama halkasıdır.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi dairesel parçacık hızlandırıcısında parçacıklar halka üzerindeki her döngüde biraz daha enerji almaktadırlar. Yavaşlatıcı sistemler ise tam tersi şekilde çalışmaktadırlar; parçacıkların enerjisini artırmak yerine parçacıkları yavaşlatmaktadırlar.
7) Hayalet parçacıklar (nötrinolar) kendilerinin antiparçacığı olabilir mi?

Antimaddeyi, madde parçacıklarının zıt yüklü olanları olarak tanımlamıştık, böylece parçacık ve antiparçacıkları kolayca ayırabiliyoruz.

Peki ya nötrino adındaki hayalet parçacıklar?

Dirac’ın elektron için yazmış olduğu teoride bir açık sebebi bazı parçacıklar kendi antiparçacıkları da olabilmektedirler. Bu özellikteki parçacıklara Majarona parçacıkları adı verilmektedir.

Nötrinolar kütleli fakat çok küçük bir kütle değerine sahiplerdir ve bu sebeple maddelerin içinden geçebilmektedirler.

Nötrinolar, elektriksel herhangi bir yüke sahip değildirler. Fakat fizikçiler, teoriye göre yarım spinli olan nötrino parçacıklarının Majarona parçacığı olabileceğini ve bu hipotezin deneysel veriler ile kesin olarak yanlışlanana kadar olası bir durum olduğunu düşünüyorlar.

Majarona parçacıkları, anti-parçacığı kendisi olan parçacıklar şeklinde özel olarak sınıflandırılmışlardır.

Majarona Deneyi ve EXO-200 deneylerinin amaçlarından biri de nötrinoların Majarona parçacığı olup olmadığının belirlenmesidir.

Bunun için nötrino olmadan meydana gelen çift beta bozunumları gözlemlenmeye çalışılmaktadır. Radyoaktivite, atom çekirdeğinin kendi kendine bozunmasıdır.

Bazı radyoaktif bozunumlarda iki adet elektron ve iki adet nötrino yayımlamaktadırlar. Eğer nötrinolar kendilerinin antiparçacıkları ise bozunum sonunda birbirlerini yok edeceklerdir.

Bu durumda bilim insanları, çift beta bozunumu sonucunda sadece elektronları gözlemleyeceklerdir.

Nötrinoların, Majarona parçacığı olması bize madde-antimadde asimetrisinin neden var olduğunu açıklamakta yardımcı olabilir.

Fizikçilerin ortaya attıkları bazı hipotez ve teorilere göre; Majarona nötrinoları, ağır ya da hafif kütleli de olabilirler.

Bu durumda, hafif olanlar günümüzde gözlemlediklerimiz olabilir; ağır olanlar ise sadece Büyük Patlama sonrasında var olmuş olabilirler.

Ağır Majarona nötrinoları, asimetrik olarak bozunacaklarından evrenin var olmasına sebep olan ve gözlemlediğimiz çok küçük madde asimetrisini açıklayabilir.

8) Antimadde günümüzde tıpta kullanılmaktadır.

Bilim insanları antimaddeyi daha fazla üretebilmeye ve tüm özelliklerini keşfetmeye çalışa dursunlar, tıp alanında özellikle vücudun ve iç organlarımızın yüksek çözünürlüklü resimlerini alabilmek için antimadde çoktandır kullanılmaktadır. Pozitron emisyon tomografisi (PET) adı verilen yöntem ile belli hastalıkların tanısı yapılabilmektedir.

Muzdaki gibi pozitron yayımlayan radyoaktif izotoplar vücudun enerji için doğal olarak kullandığı glikoz gibi kimyasal içeriklere yapışmaktadırlar.

Bu izotoplar damardan enjekte edilerek vücutta dolaşımı sağlanmaktadır, daha sonra bu radyoaktif izotoplar pozitron yayımlayarak elektron ile yok olmaktadır.

Doğal şekilde yok olan bu pozitronların yayımlanması sonucu ortaya çıkan gama ışıması yakalanarak, vücudun istenen bölgesine ait 3 boyutlu resim çıkarılmaktadır.

Böylelikle glikozun fazla olduğu yer kolayca belirlenebilmektedir. Vücut içinde metabolizma süreçleri sonucu fazla kullanılan glikoz bölgesi, metastaz yapan kanser hücrelerinin yerini belirtebilmektedir.

Bilim insanları CERN’deki ACE projesi kapsamında antimaddenin kanser tedavisi için potansiyelinin ne olduğunu da incelemişlerdir. Buna ek olarak, hekimler parçacık demetlerini kanserli hücreler sağlıklı dokuya zarar vermeden parçacık demetlerini gönderebilmenin yolunu da keşfettiler.

Antiprotonların kullanılması vücut içinde daha fazla enerji patlaması meydana getirebiliyor. Bu teknik deney hayvanlarının üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir, yaygın etkisinin görülebilmesi için insan hücreleri üzerinde deneyler yapılması gerekmektedir.


9) Evrende var olmamızı engelleyen antimadde, evrende hala bir yerlerde saklanıyor olabilir mi?

Bilim insanları madde antimadde asimetrisini çözmek için Büyük Patlama sonrasında evrende geriye kalan antimaddeyi gözlemleyebilmek için birçok seçeneği denemektedirler.

Bunun için Uluslararası Uzay İstasyonu'nda kurulmuş olan Alpha Manyetik Spektrometresi (AMS) adlı cihaz ile bu parçacıklar aranmaktadır.

AMS uzaydan dünyamıza doğru gelen parçacıkları manyetik alanlar kullanarak eğmekte, her bir eğriye ait izleri inceleyerek parçacık ve antiparçacığı birbirinden kolayca ayırabilmektedir.

Üzerinde bulunan dedektörler, içinden geçen her bir parçacığın izini değerlendirerek parçacıkların kimliklerini de tanımlamaya çalışmaktadırlar.

Kozmik ışınların madde ile etkileşmesi sonucunda sürekli olarak pozitron ve antiproton üretilmektedir, fakat antihelyum atomu üretebilmek yüksek enerjiye ihtiyaç duyması sebebi ile oldukça düşük bir olasılıktır.

Bu sebeple AMS dedektörü tarafından tek bir antihelyum çekirdeği gözlemlemek bile evrenin bir yerlerinde büyük miktarda antimaddenin var olduğuna dair güçlü bir kanıttır.

Acaba evrenin başka yerlerinde antimaddeden oluşan gökadalar, yıldızlar ve gezegenler olabilir mi? Bilim insanları bu sorunun cevabını bulmak için çalışmaktadırlar.