تبلیغات
olom paye - ضد ماده

ضد ماده

جمعه 12 آذر 1389 04:11 ب.ظ

نویسنده : anstain f
ارسال شده در: فیزیک ،

فیزیكدانان در هر گوشه ای از دنیا، از ماشین هایی با تكنولوژی پیشرفته جهت تولید ذراتی كه ضدماده نامیده می شوند، استفاده می كنند. فیزیكدانان بر این باور هستند كه ضدماده در واقع تصویر آینه ای ماده است و تمام دنیای امروز ما فقط از ذرات مادی تشكیل شده است. همانگونه كه شما و تصویرتان در آینه كاملا یكسان هستید فقط با این تفاوت كه جای چپ و راست عوض شده اند، یك ذره و پادذره اش هم یكسان هستند به استثنای اینكه بار الكتریكی مخالف هم دارند.

این تحقیق، به احتمال زیاد هیچ چیز موجود را تغییر نخواهد داد و مسلما هیچ شباهتی با كرمچاله (Wormhole) ندارد. كرمچاله می تواند این امكان را برای شما فراهم كند كه در یك لحظه از یك قسمت جهان به قسمت دیگر منتقل شوید. با این حال این تحقیق می تواند به دانشمندان كمك كند تا منشأ و تركیب جهان را بشناسند. البته ذرات ضدماده كاربرد علمی هم پیدا كرده اند به عنوان مثال در تجهیزات پزشكی كه برای تصویربرداری از مغز جهت نشان دادن فعالیت ذهنی به كار می رود، ضدذرات نقش مهمی دارند. تا به حال عده كمی از مردم كه اغلب آنها را هم فیزیكدانان تشكیل می دهند، توانسته اند ضدماده را مشاهده كنند.

ما بیشتر با ماده آشنا تر هستیم. آب، هوا، تلویزیون، هر آنچه كه می بینیم، لمس می كنیم، می خوریم، می نوشیم و هوایی كه تنفس می كنیم، همه از ذرات كوچكی كه اتم نامیده می شوند، ساخته شده اند. خود اتم ها هم از ذرات به مراتب كوچكتری به نام الكترون، پروتون و نوترون تشكیل شده اند. الكترون ها بار الكتریكی منفی و پروتون ها بار الكتریكی مثبت دارند و نوترون ها هیچ بار الكتریكی ندارند. یك اتم معمولی از تعداد مساوی الكترون و پروتون تشكیل شده است اما تعداد نوترون ها لزوما با آنها برابر نیست. تعداد پروتون های یك اتم مشخص می كند، كه نوع اتم چیست به عنوان مثال اتم هیدروژن یك پروتون و یك الكترون دارد و نوترون ندارد.

هر نوع از ذره یك پادذره هم دارد. آنتی پروتون درست مانند یك پروتون است با این تفاوت كه بار الكتریكی منفی دارد. یك پوزیترون آنتی الكترون از همه لحاظ مانند الكترون است به استثنای اینكه بار الكتریكی مثبت دارد. هر گاه كه پروتون و آنتی پروتون به هم برسند یا هنگامی كه الكترون و پوزیترون با هم برخورد كنند، همدیگر را نابود می كنند و این نابودی منجر به تولید انرژی می شود.

رالف لاندائو فیزیكدان در سرن سوئیس می گوید: هنگامی كه درباره ضدماده با همكارانم صحبت می كنم آنها خیلی در این باره هیجان زده نمی شوند و معمولا می پرسند كه ضدذره جدید كدام است و چگونه رفتار می كند. اما هنگامی كه با افرادی غیر از فیزیكدانان صحبت می كنم آنها با چشمانی خیره از تعجب نگاه می كنند و انگار با مسائلی كاملا غیر عادی مواجه شده اند. در آزمایشگاه سرن، لاندائو عضو گروهی است كه ATHENA نامیده می شود. این گروه فیزیكدانان برای اولین بار موفق شدند پوزیترون و آنتی پروتون را به هم اتصال دهند. نتیجه این اتصال تولید اتم آنتی هیدروژن بود كه همانا ساده ترین آنتی اتم است. اصول نظری ساخت ضد ماده بسیار ساده است اما در عمل تجهیزات لازم، بسیار پیشرفته و البته گران هستند. دانشمندان در سرن از یك نوع ماشین مخصوص، برای تولید ضد ماده استفاده می كنند. معمولا هنگامی كه این پاد ذره ها ایجاد می شوند، انرژی زیادی دارند.

به همین خاطر در داخل ماشین، آنها را در تونل هایی دایره ای به حركت درمی آورند. در بدو حركت این پادذره ها در هر ثانیه یك میلیون دور در تونل حركت می كنند اما با كمك میدان های الكتریكی و مغناطیسی سرعت آنها را كاهش می دهند و هنگامی كه ضد ذره ها از حركت باز ایستادند آنها را حفظ می كنند تا با ضدذره های دیگر تركیب كنند و آنتی اتم به دست آورند. تا به حال آنتی هیدروژن اولین آنتی اتمی است كه توسط انسان خلق شده است. تكه های ضد ماده ساخته شده توسط انسان می تواند پنجره ای رو به سوی لحظه های آغازین زمان باشد. لاندائو می گوید: یكی از بزرگ ترین اسرار جهان این است كه هنوز مكانی كه شامل ضد ماده باشد پیدا نشده است البته شاید شما هرگز درباره این موضوع شبی را با بی خوابی سپری نكرده باشید اما فیزیكدانان با این قضیه درگیر هستند. یك دلیل را برای لزوم اندیشیدن درباره ضد ماده بیان می كنیم.

بسیاری از فیزیكدانان بر این باور هستند كه اگر جهان از انفجار بزرگ كه Big Bang نامیده می شود، به وجود آمده است باید مقدار ماده و ضد ماده در جهان به یك اندازه تولید شده باشد. اما می دانیم كه هر گاه ماده و ضد ماده با هم برخورد كنند همدیگر را خنثی می كنند و هر دو نابود می شوند. بنابراین می بایست طی اولین چند میلی ثانیه عمر جهان، پس از انفجار بزرگ این دو نوع ذره به هم می رسیدند و همدیگر را نابود می كردند. اما چنین نشده است شاید به این خاطر كه در آغاز پیدایش جهان مقدار ماده اندكی بیشتر از ضدماده بوده است. لذا موقع برخورد این دو نوع ذره، تمام ضدماده نابود شده است و ماده باقی مانده، تمام جهان امروز را تشكیل داده است.

دانشمندان می خواهند دریابند كه چه چیز باعث عدم تعادل ماده و ضدماده در ابتدای پیدایش جهان شده است. برای این منظور آنها آنتی اتم ها را مورد بررسی قرار می دهند و با اتم ها مقایسه می كنند و در جست وجوی تفاوتی ولو كوچك میان آنها هستند. این سئوالات بسیار مهم هستند زیرا اگر هیچ عدم تعادلی میان ماده و ضدماده نبود، ما در حال حاضر وجود نداشتیم. روند پروژه كند است البته به خاطر نارسایی تكنولوژی موجود. محققان ATHENA می توانند در هر ثانیه 100 اتم آنتی هیدروژن بسازند. با این سرعت، ساخت یك گرم آنتی هیدروژن چندین میلیارد سال به طول می انجامد و این زمان بیشتر از عمر جهان است. از طرفی دیگر ذخیره ضدماده نیز بسیار دشوار است زیرا به محض آنكه ضدماده با ماده تماس پیدا كند نابود می شود.

محققان در این اندیشه هستند كه چگونه آنتی اتم های بیشتری بسازند، آنها را به دام بیندازند و برای مدت طولانی نگه دارند. البته این احتمال هم وجود دارد كه مقادیر بزرگی از ضدماده در مكان هایی دور دست در فضای بیرون به شكل ضدستاره یا ضدكهكشان وجود داشته باشد. اما كاوش های طولانی هنوز چیزی را نشان نداده است. اما لاندائو هنوز امید خود را در این باره از دست نداده است. این امكان هم وجود دارد كه جهان های دیگری وجود داشته باشند كه ما قادر به دیدن آنها نباشیم و در آنجا برتری با ضدماده باشد. اما اینكه چرا حداقل یك مورد شبیه آن جهان در این بخش از جهان ما وجود ندارد هنوز یك راز است.



ضد ماده در طیعت

اخترشناسان از کشف منبع یک ابر بسیار بزرگ ضد ماده در کیهان خبر دادند.
ضد ماده که به محض تماس با ماده آن را نابود می‌کند پدیده نادری در کیهان به نظر می رسد. برای چندین دهه دانشمندان سرنخ‌هایی از وجود یک ابر بسیار بزرگ ضد ماده که در فضا سرگردان بود در دست داشتند اما نمی دانستند که این ابر از کجا منشاء می‌گیرد.
اکنون منبع اسرار آمیز این ابر ضد ماده کشف شده است: ستاره‌هایی که توسط سیاهچاله ها و ستاره‌های نوترونی متلاشی می شوند.
در حالی که سامانه‌های پیش رانش از سوخت ضد ماده تا این زمان فقط موضوعاتی در حد داستان‌های علمی تخیلی هستند اما ضد ماده کاملا واقعی است.
تمامی ذرات اولیه، ماننده پروتون‌ها و الکترونها، قرینه هایی از ضد ماده از جرم مشابه با بار متضاد دارند. برای مثال، ضد ماده مخالف یک الکترون که پوزیترون نامیده می شود دارای بار مثبت است.
زمانی که یک ذره با ضد ذره خود برخورد می کند یکدیگر را نابود می کنند و طی این فرایند یک انفجار انرژی مانند پرتوهای گاما آزاد می‌شود. در سال ۱۹۷۸، تجهیزات ردیابی پرتوهای گاما که با استفاده از بالن به آسمان فرستاده شدند یک نوع پرتو گاما را ردگیری کردند که از فضا منشا می گرفت. به نظر می‌رسید که برخورد الکترون‌ها با پوزیترون‌ها باعث انتشار این پرتو می‌شد و این بدان معنی بود که در فضا ضد ماده وجود داشت.
ظاهرا این پرتوهای گاما از یک ابر ضد ماده که حدود صد هزار سال نوری پهنا داشته و هسته کهکشان راه شیری را احاطه کرده بود منتشر می شده است. این ابر غول آسا با پرتوهای گاما و انرژی برابر صد هزار خورشید می درخشد.
اینکه دقیقا چه عاملی باعث ایجاد ضد ماده می شد برای چندین دهه یک راز باقی مانده بود. ستارهای در حال انفجار و ماده تاریک از جمله مظنونین بودند.
اکنون، یک گروه تحقیقاتی بین المللی با چهار سال مطالعه داده های ماهواره بین المللی آزمایشگاه اخترفیزیک پرتو گاما از آژانس فضائی اروپا مظنونان اصلی را به دقت تعیین کرده است. به نوشته پارس اسکای، این یافته های جدید پیشنهاد می کنند که این پوزیترون‌ها اساسا از ستاره‌هایی که توسط سیاهچاله ها بلعیده می‌شوند و همچنین ستاره‌های نوترونی تولید می‌شوند.
زمانی که یک سیاهچاله یا یک ستاره نوترونی یک ستاره را نابود می کنند مقادیر عظیمی پرتو آزاد می شود. دانشمندان بر این باورند که وقتی الکترونها و پوزیترون‌ها در زمان نابود شدن، پرتوهای گامای آشکار گر را منتشر می کنند، این پرتوهای گاما نیز می توانند با ترکیب شدن، الکترون و پوزیترون تولید کنند تا مکانیسم ایجاد ابر ضد ماده را فراهم کنند.
بر اساس محاسبه پژوهشگران یک ستاره نسبتا عادی که توسط سیاه‌چاله یا ستاره نوترونی متلاشی می شود قادر است صد هزار بیلیون بیلیون بیلیون بیلیون پوزیترون (عدد یک با چهل و یک صفر) در ثانیه تولید کند.


دیدگاه ها : نظرات
آخرین ویرایش: جمعه 12 آذر 1389 05:00 ب.ظ