Evrenin en nadir bulunan maddesi

 DERS KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ! 

Evrenin en nadir bulunan maddesi

antimadde nedir, antimatter nedir, dünyada en nadir bulunan şey, dünyanın en pahalı maddesi, evrenin en nadir bulunan maddesi, karşımadde nedir, karşımaddenin gücü, karşıt madde, yeryüzünün en nadir bulunan maddesi Evrende en nadir bulunan madde nedir ? Peki ya bu maddenin değeri nedir ? gibi akıllara durgunluk verecek bu iki sorunun cevabı bizi fizikte bir yolculuğa çıkartıyor.

Maddenin ters ikizi olarak bilinen karşıt madde (antimatter) evrenin en nadir bulunan ve en pahalı maddesidir. Antimadde olarakda anılan bu maddenin varlığı bilimadamları tarafından kabul edilmiştir. Antimadde kuantum mekaniğinin kurucularından, İngiliz fizikçi ve Matematikçi Paul Dirac ( doğum : 8 ağustos 1902 ölüm : 20 ekim 1984 ) tarafından 1928 yılında bulunmuştur. Bu maddenin ortaya çıkış hikayesi Wikipedia’da şöyle anlatılmaktadır;

20. yüzyılın başlarında iki önemli teori olan kuantum mekaniği ve görecelik teorileri fiziği temellerinden sarsmaktaydı. 1905 yılında Albert Einstein’ın meydana çıkardığı özel görecelik teorisi uzay-zaman ve kütle-enerji arasındaki ilişkiyi açıklıyordu. Bu sırada yapılan deneyler ışığın bazen dalga, bazen de küçük parçacık akımları halinde davrandığını gösteriyordu. Max Planck’ın önerdiği teoriye göre ışık dalgaları “kuanta” adı verilen küçük paketçikler halinde yayılıyordu, bu ışığın hem dalga hem parçacık halinde yayılması anlamına geliyordu.

1920’lerde fizikçiler atom ve bileşenlerine aynı kavramı uygulamaya çalışıyorlardı. 1920’lerin sonunda Erwin Schrödinger ve Werner Heisenberg yeni kuantum teorisini keşfettiler. Bundaki tek sorun teorinin görecelik teorisine uygulanabilir olmayışı yani sadece yavaş hızlardaki parçacıklar için geçerli olup ışık hızına yakın hareket edenler için sonuç vermemesiydi.

1928’de Paul Dirac problemi çözdü. Elektron davranışını tanımlamak için özel göreliliği ve kuantum teorisini bir araya getiren bir denklem yazdı. Dirac’in denklemi, ona 1933 Nobel Fizik Ödülü’nü getirdi, aynı zamanda başka bir problem yarattı: X²=4 denkleminin iki çözümü olduğu gibi (x= -2, x=2), Dirac denkleminin de biri pozitif enerjili diğeri negatif enerjili elektronlar için olmak üzere iki çözümü vardı. Fakat klasik fiziğe göre bir parçacığın enerjisi daima pozitif bir sayı olmalıydı.

Dirac bunun, her parçacığın kendisiyle tıpatıp aynı ama yükü zıt olan bir karşıt parçacığı olacağı anlamına geleceğini açıkladı. Örneğin elektron için her yönüyle aynı ama pozitif yük içeren bir karşıt elektron olmalıydı. Nobel konferansında karşıt maddeden oluşan tamamen yeni bir evrenin varlığını kurgulamıştı.

Günümüzde bilimadamları yılını net olarak bilemeseler de, Sibirya’ya antimadde parçasının çarptığı düşünmektedirler. Amerikan Astronomi Cemiyeti’nin son araştırmasına göre fırtınaların üzerinde karşıt madde oluşmaktadır. Şans eseri Fermi uzay teleskopuyla gözlemlenen bulgu, karşıt maddenin ilk kez doğal yollalarla oluşabileceğini ortaya çıkartmıştır.

Karşımadde Albert Einstein’ın ünlü E= mc2 formülü, kütlenin enerjinin yoğunlaşmış bir biçimi olduğunu gösteriyor. Fisyon ve füzyon tepkimeleri, kütlelerinin ancak %1’den çok daha küçük bir bölümünü enerjiye çevirebiliyor. Ancak, maddeyi neredeyse %100 verimle enerjiye dönüştürmenin bir yolu var: Maddeyi, ayna görünümündeki ikiz kardeşiyle birleştirmek. Fizikçiler atomaltı parçacıkları ışığınkine çok yakın hızlarda çarpıştırarak çok küçük miktarlarda karşı madde elde etmeyi başardılar. İsviçre’de bulunan Avrupa Parçacık Fiziği laboratuarı CERN’de 1 milyon antihidrojen atomu yaratmayı başardılar. Toplam kütle, bir kilonun katrilyonda birinden daha küçük; yine de yıldızlararası yolculuk için ideal bir yakıt. Deneyde kullanılan düzeneğin ölçeğini artırarak bir roket dolusu karşımadde elde etmek, altından kolay kalkınabilecek bir iddia değil. Ancak, Frisbee’ye göre “olmayacak bir şey de değil, çünkü gereken malzemenin bir kısmı hazır bile”. “Gereksinim duyacağımız yakıt tanklarını, mıknatısları radyatörleri ve parçacık demetlerini zaten üretiyoruz.” Bir karşımadde roketinde belirli miktarda antihidrojen, bir patlama odasında aynı miktarda hidrojenle bir araya gelecek. Her ikisinden de yaklaşık 150’şer gramının birbirini yok etmesi, 10 milyon ton dinamitin patlama gücündeki 10 megatonluk bir hidrojen bombasının yapılabileceğinden daha fazla enerjiyi açığa çıkaracaktır. Bu muazzam enerjinin yanısıra, tepkime pion ve muonlardan oluşan bir atomaltı parçacık yağmuru da yaratıyor. Fisyon roketine gereken türden bir manyetik nozül (basınçlı eksoz borusu) içinde mıknatıslarca hapsedilen bu parçacıklar, arkadan ışığın üçte biri hızla fırlayacaktır. Bu hızlı eksozun gemiye kazandıracağı hız da ışık hızının %66’sı.Frisbee, “bu, yapılabilecek en güçlü roket” diyor.

Alpha Centauri’ye gidecek iki kadmeli bir rokete gereken yakıt, 900.000 ton kadar. Bu yakıtla gemi 41 yıl içinde hedefine varabilir. Daha uzun bir yolculukta kullanılmak üzere yapılacak dört kademeli (ikisi hızlanmak, ikisi de yavaşlamak için) bir roket, karşıtmaddenin avantajlarından daha iyi biçimde yararlanır. Frisbee’nin hesaplarına göre böyle bir roket, 38 milyon ton karşımadde yakıtı kullanır: ama 41 ışık yılı uzaklıktaki 55 Cancri yıldızına olan yolculuğun süresini göze alınabilecek 130 yıla indirir. Aynı yıldıza bir füzyon roketiyle yapılacak yolculuğun alacağı süreyse 400 yıl.

İlerleyen yıllarda karşıt maddenin üretimi için gerekli enerji sağlanabildiğinde, 1 kilogram uranyumun yakılmasıyla elde edilen 82 milyon joule enerji, 1 kilogram antimadde ile 9 milyar joule seviyesine gelecektir. Bu da insanlık için oldukça önemli bir adım anlamına gelir. Bilimadamları tarafından karşıt maddenin gramı 6.25 Trilyon Dolar olarak hesaplanmıştır. Ve bu hesaplamada karşıt maddenin dünyanın en pahalı maddesi olduğu anlamına gelmektedir.

 DERS VE ÇALIŞMA KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ