Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
 | |
| İmha | |
Kullanımı | |
Kurumlar | |
Antimadde, karşı madde veya karşıt madde, maddenin ters ikizi. Paul Dirac denklemiyle ortaya çıkarılmış ve daha sonraki gözlemlerle de varlığı doğrulanmıştır. Antimadde en basit hâliyle normal maddenin zıddıdır. Antimaddenin atomaltı parçacıkları, normal maddeye göre zıt özellikler taşımaktadır. Bu atomaltı parçacıkların elektrik yükleri, normal maddenin atomaltı parçacıklarının tam tersidir. Antimadde, Büyük Patlama'dan sonra normal maddeyle birlikte oluşmuştur; fakat sebebinin ne olduğunu bilim insanları tam anlamıyla bilemeseler de evrende oldukça nadir bulunmaktadır.
Tarihçe
1928: Başlangıç
Karşıt madde tarihi Paul Dirac adlı genç bir fizikçinin matematiksel denkleminin garip çıkarımıyla başlar.
20. yüzyılın başlarında iki önemli teori olan kuantum mekaniği ve görelilik kuramı fiziği temellerinden sarsıyordu. 1905 yılında Albert Einstein'ın meydana çıkardığı özel görelilik kuramı uzay-zaman ve kütle-enerji arasındaki ilişkiyi açıklıyordu. Bu sırada yapılan deneyler ışığın bazen dalga, bazen de küçük parçacık akımları hâlinde davrandığını gösteriyordu. Max Planck'ın önerdiği teoriye göre ışık dalgaları "kuanta" adı verilen küçük paketçikler hâlinde yayılıyordu, bu ışığın hem dalga hem parçacık hâlinde 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'ın 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.
1930: Doğanın yardım eli
1930'da gizemli karşıt parçacık avı başladı. O yüzyılın daha öncesinde, 1936 Nobel Fizik Ödülü sahibi Victor Hess yüksek enerjili parçacıkların bir kaynağını keşfetmişti: kozmik ışınlar. Kozmik ışınlar, dış uzaydan gelen çok yüksek enerjili parçacıklardır. Dünya atmosferine çarptıklarında muazzam bir düşük enerjili parçacık sağanağı yaratırlar ki bunun fizikçiler için çok kullanışlı olduğu ispatlanmıştır.
1932'de Carl Anderson ve CalTech'ten genç bir profesör, kozmik parçacık sağanağı hakkında çalışırken, pozitif yüklü ve elektronla aynı kütleli bir parçacığın bıraktığı izi gördü. Bir yıllık çalışma ve gözlemler sonucu, izlerin gerçekten karşıt elektron olduğuna ve her birinin kozmik ışınların etkisiyle kendi yanına bir elektron ürettiklerine karar verdi. Karşıt elektronlara pozitif yüklerinden dolayı "pozitron" adını verdi. Doğrulama kısa bir süre içinde Occhialini ve Blackett'ten geldi, böylece bu çalışma Anderson'a 1936 Nobel Fizik Ödülü'nü getirdi ve Dirac'ın öngörüsü doğrulanmış oldu.
Uzun yıllar kozmik ışınlar, yüksek enerjili parçacıkların tek kaynağı olarak kaldılar. Keşiflerin akışı durmadı ama beklenen karşıt parçacığın, karşıt protonun keşfi için fizikçiler 22 yıl beklemek zorunda kaldılar.
1954: Güç araçları
Karşıt proton araştırmaları 1940'larda ve 1950'lerde laboratuvar deneylerinin o zamana kadarki en yüksek enerjili seviyelere çıkmasıyla kızıştı.
1930'da, 1939 Nobel Fizik Ödülü sahibi Ernest Orlando Lawrence "siklotron" denen proton gibi bir parçacığı onlarca MeV enerjiye çıkartan parçacık hızlandırıcıyı icat etti. Hemen ardından, karşıt protonun bulunması için harcanan efordan dolayı hızlandırıcılar çağı başlamış oldu. Ve yeni bir bilim dalı olarak parçacık fiziği doğdu.
Berkeley'deki Betatron'u 1954 yılında inşa eden yine Lawrence idi (o zamanlar BeV idi, şimdi GeV denilmekte.). Betatron, 2 elektronu karşıt proton üretmek için en uygun yüzey olarak öngörülen 6,2 GeV'luk enerjide çarpıştırabiliyordu. Aynı zamanda başlarında Emilio Segre olan diğer bir fizikçi grubu, karşıt protonları saptamak için yeni bir makine tasarladı ve yaptı.
Ekim 1955'te büyük haber New York Times'ın ön sayfasından duyuruluyordu: "Yeni Atom Parçacığı Bulundu, Negatif Proton!" Karşıt protonun keşfiyle Segre ve takımı (O. Chamberlain, C. Wiengand ve T. Ypsilantis) doğanın temel simetrilerinden birinin kanıtında başarılı olmuş oldular: madde ve karşıt madde.
Segre ve Chamberlain 1959 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldüler. Sadece bir yıl sonra, Betatron'da çalışan ikinci takım (B. Cork, O. Piccione, W. Wenzel ve G. Lambertson) karşıt nötronu bulduklarını duyurdular.
1965: Karşıt çekirdek
O zamana kadar atomu oluşturan 3 parçacığın da birer karşıt parçacığı olduğu biliniyordu. Yani, eğer parçacıklar atomda birbirlerine bağlanıp maddenin en küçük yapı birimini 1965'te karşıt döteryumun (ağır hidrojen), bir karşıt madde çekirdeğinin bir karşıt proton ve bir karşıt nötrondan oluşmuş hâli (tıpkı döteryumun bir proton ve bir nötrondan oluşması gibi), bulunmasıyla geldi. Hedef, eş zamanlı olarak iki takım tarafından bulunmuştu: biri önderliğinde CERN'deki 'u kullanmıştı, diğerleri ise Leon Max Lederman başkanlığında New York'taki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nın Alternating Gradient Synchrotron (AGS) hızlandırıcısını kullanarak başarmışlardı.
1995: Karşıt parçacıktan karşıt maddeye
Karşıt çekirdek yaptıktan sonraki soru, "Karşıt elektronlar karşıt çekirdekle karşıt maddeyi oluşturacak bağları yapabilir mi?" idi.
Cevap oldukça sonra çok özel bir makine, CERN'ün eşsiz Düşük Enerji Karşıt Proton Çemberi (LEAR) sayesinde geldi. Hızlandırıcıların aksine LEAR aslında karşıt protonları yavaşlatıyordu. Fizikçiler bundan sonra bir pozitronu yani karşıt elektronu karşıt protonla bağ kurup gerçek bir karşıt hidrojen, gerçek bir karşıt madde atomu oluşturması için denemelere başladılar.
1995'in sonlarına doğru bu şekildeki ilk karşıt atomlar Alman ve İtalyan fizikçilerden oluşan bir takım tarafından CERN'de elde edildi. Sadece 9 karşıt atom üretilmesine karşın, haber tüm dünya gazetelerinin ön sayfasına çıkacak kadar heyecan uyandırıcıydı.
Başarı, karşıt hidrojen atomlarının karşıt dünya üzerindeki çalışmalarda, hidrojenin bilim tarihinde son asırda oynadığı role benzer bir rol oynayabileceğini söylüyordu. Hidrojen evrenimizin üç çeyreğini oluşturuyor ve kâinat hakkında bildiklerimizin çoğu sıradan hidrojen hakkındaki araştırmalardan elde edilmişti.
Fakat akıllarda bir soru kalmıştı: karşıt hidrojen tamamen sıradan hidrojen gibi mi davranıyor? Bu soruyu cevaplamak için CERN yeni bir deney tesisi yapmaya karar verdi: Karşıt Proton Yavaşlatıcısı.
Hızlandırıcılar çağı
Öncü makineler
Ernest Lawrance'ın siklotronu icadından sonra fizikçilerin maddenin yapısında derinlere inmeleri için hızlandırıcıların en iyi yol olduğu anlaşılmış oldu.
Hemen sonra ABD yolu gösterdi. Böylesi makineler herhangi bir Avrupa ülkesinin tek başına yapması için çok büyük ve pahalıydı. Fakat 1954'te Avrupalı fizikçiler Cenevre'de merkezî bir laboratuvar kurmaya karar verdiler ve böylece CERN kurulmuş oldu. Bu tarihten sonra CERN yüksek enerji fiziğindeki teknik ve bilimsel gelişmelerde başrolü oynamaya başladı.
Protonları ve elektronları onlarca MeV enerjilere hızlandıran ilk tek mıknatıslı siklotronlardan ve betatronlardan sonra, yeni simit şekilli ("doughnut-shaped") iki türlü parçacığı da GeV'luk enerjilere hızlandırabilen senkrotronlar geliştirildi. 1950'lerden itibaren yeni odaklama teknikleriyle makineler 30 GeV'luk hâle getirildi.
1970'lerin başlarına kadar maddenin yapısı hakkındaki araştırmalarda birkaç önemli adım daha atıldı. Bulunan yeni parçacıkların sayısı çığ gibi arttı, tabii bu CERN'deki 28 GeV 'un, 'daki 33 GeV 'un ve yeni ve etkili parçacık dedektörü ""ın (kabarcık odası) başarılı bütünleşmeleri sayesinde elde edildi.
Çarpıştırıcılar
Büyük hızlandırıcılar macerasının başlamasından hemen sonra fizikçiler fark ettiler ki hızlandırılmış bir parçacık demeti sabit bir hedefe çarptığında, enerjinin çoğu hedefin geri tepmesinde harcanıyor ki asıl amaç olan parçacık çalışmaları ve parçacıkların etkileşim araştırmaları için geriye sadece küçük bir yüzde kalıyor. Bunun yerine eğer iki parçacık demeti birbiriyle kafa kafaya çarpıştırılırsa geri tepme için hiç enerji harcanmayacak, tüm enerji deneye kalacaktı.
Diğer laboratuvarlar elektronları çarpıştırmaya yoğunlaşırlarken, CERN protonlar üstünde çalışıyordu. Fikre göre, protonlar PS'den alınıp yeni bir makinenin birbirine bağlı iki çemberinde hızlandırılıp çarpışmalarını sağlamaktı. Yeni makinenin adı The 31+31 GeV Intersecting Storage Rings idi ve birçok teknolojik zorluğun üstesinden geldikten sonra ilk proton-proton çarpışması 1971 yılında gerçekleşti.
Aynı zamanda parçacık detektörleri de yeni gelişmeler göstermekteydi ve eski "bubble-chamber" yerini daha çok sayıda ve büyüklükte etkileşimleri gösteren daha hızlı ve teknolojik aletlere bıraktı. Fakat ana gelişmelerden biri ancak 1980'lerde gerçekleşti: etkili soğutma teknikleriyle karşıt maddenin oyuna girmesi sağlandı ve hemen oyuna hâkim bir pozisyon kazandı.
İki paralel yol, hızlandırıcıların gelişmesinde etkili oldu. Biri fizikçilerin maddenin temel bileşenlerini öğrenme hakkındaki meraklarını gidermekte karşıt parçacıkları kullanmaya devam ederek bizi yüksek enerji bilgilerimizin sınırlarının ötesine taşımasıydı. Diğeri ise karşıt parçacıkların çalışmanın ana konusu hâline gelmesiyle düşük enerjilere yavaşlatılması ve karşıt maddenin özelliklerinin keşfi için izole edilmesiydi.
Yüksek enerji öncüleri
İlk önce, 1960'larda elektron-pozitron çarpışmasıyla gündeme geldiler. Anderson'ın pozitronu keşfinden sonra, fizikçiler nasıl yüksek sayıda pozitron elde edebileceklerini öğrenmiş oldular. ABD'de ve Avrupa'da birkaç çarpıştırıcı yapıldı ve bunlar sayesinde maddenin ve evrenin temel doğası hakkında birçok önemli keşfe imza atıldı.
İlk elektron-pozitron çarpıştırıcısı tarafından Frascati'de 1960 yılında tamamlanan "Anello d'Accumulazione" (AdA) idi. İçlerindeki en büyük makine olan CERN'ün Large Elektron Pozitron (LEP), 1989 yazında 91,2 GeV'luk çarpıştırma enerjisiyle çalışmaya başlamıştı. Emeklilik yılı 2000'de muazzam bir çarpıştırma enerjisi olan 204 GeV'a ulaşmıştı. LEP çemberinin etrafındaki dedektörler büyük kesinliklerdeki deneyler ve testler gerçekleştirip parçacıklar ve etkileşimleri hakkındaki bilgileri çok öteye taşıdılar.
Aslında LEP, yapılmış en büyük dairesel elektron-pozitron çarpıştırıcı olarak kalacaktır: elektronların bir özelliği olan "senkrotron radyasyonu", elektronları daha büyük dairesel çarpıştırıcılarda daha yüksek enerji seviyelerinde hızlandırılmasını imkânsız kılıyor. Fakat yeni nesil elektron-pozitron çarpıştırıcılarının planı hazır: elektronların ve pozitronları düzgün bir çizgisel yol üzerinden kilometrelerce hızlandıktan sonra kafa kafaya çarpışacağı doğrusal çarpıştırıcılar.
Proton-karşıt proton çarpıştırıcıları büyük zorluklar sunsa da elektron-pozitron çarpıştırıcılarının çalışmalarında ve keşiflerinde tamamlayıcı rol oynamışlardır. Bir karşıt proton bir karşıt elektrondan 2000 kat daha büyük kütleye sahip olduğu için yaratılmaları çok daha büyük enerji gerekiyor. Ayrıca karşıt protonları bir araya getirmek ve çarpıştırıcıda karşıt proton demetini dolaştıracak uzunlukta depolamak daha zordur.
Ancak, 1980'lerin başında Simon van der Meer CERN'de "stokastik soğutma" yönetimini geliştirmesiyle karşıt proton demetlerini biriktirmek, yoğunlaştırmak ve kontrol etmek olası hâle geldi. CERN'in Super Proton Synchrotron (SPS) makinesi 300 GeV proton-karşıt proton çarpıştırıcısı hâline geldi ve 1983'teki Carlo Rubbia başkanlığındaki UA1 deney takımı SPS'de W bozonu ve Z bozonu adı verilen iki yeni parçacık gördüler. Fizikçiler uzun yıllar boyunca bu iki parçacığın varlığından şüphe etmişlerdi ve bu büyük keşif Rubbia'ya ve van der Meer'e 1984 Nobel Fizik Ödülü'nü getirdi.
Bugün, en büyük proton-karşıt proton çarpıştırıcısı olan FermiLab, Chicago'da bulunmakta. 1,8 TeV çarpışma enerjisiyle Tevatron, 1995'te yukarı kuarkı bulmasıyla haber olmuştu. 1990'ların başından beri CERN, LEP ile yeraltı tünelinde yer değiştirecek ve iki protonu bir rekor olan 14 TeV enerjide çarpıştıracak Large Hadron Collider (LHC) için hazırlanıyor.
LHC şu anda CERN'de yapım aşamasında ve dört deney -ATLAS, CMS, LHCb ve ALICE - şimdiden planlanmış durumda.
Düşük enerji öncüleri
Soğutma tekniğinin bulunmasıyla, mevcut karşıt madde parçacık fiziğinde önemli bir araç hâline geldi. Karşıt madde üretilmesinin, biriktirilmesinin ve toplanmasının farklı basamaklarını kontrol etmek için makineler yapıldı. Gelişme aşamasının ilk zamanları olmasına rağmen birçok laboratuvarın hedefi yüksek enerji deneylerinin spesifik ihtiyacı olan artan enerji ışınlarını doldurmaktı.
Fakat düşük enerji karşıt protonları ile yapılabilecek birçok ilginç şey vardır ve düşük enerji madde ve karşıt madde arasındaki tahmin edilen simetriyi doğrudan test etmek için olan yollardan biridir. Yavaş karşıt protonlar gerçek tuzaklara yakalanabiliyorlardı ve böylece, özellikleri proton ile karşılaştırıldı. Ve karşıt maddenin tüm parçalarının yapılabileceği anlaşıldı, karşıt atom pozitrondan ve karşıt protondan oluşuyordu.
CERN bu araştırma dalına belirli biçimde para yatıran tek laboratuvardı. 1980'de karşıt proton üretimini ve depolamasını kendi çemberlerinde yavaşlatabilmek için yeni bir makine yapmaya karar verdiler. 1982'de (LEAR) ortaya çıktı: PS'den gelen karşıt protonları farklı ara enerjilere, birkaç MeV'un altına yavaşlatabiliyordu.
Çeşitli önemli bilimsel başarılar LEAR'a teşekkür borçludur, bunlarda biri ilk karşıt madde parçaları derleyicisi olmasıdır.1995'te Alman ve İtalyan fizikçilerden oluşan bir takım (deney PS210) ilk kez karşıt hidrojenin dokuz atomunu oluşturmayı başardılar. Normal atomda bir protonun yörüngesinde elektron dönüyorken, böyle karşıt atomlarda karşıt elektron karşıt protonun yörüngesine yerleşmesi sağlanıyordu. Sonuç 1996'nın sonunda FermiLab'daki bir grup tarafından doğrulandı. 'de, 'dan direkt çıkartılan karşıt protonların kullanılmasıyla bazı karşıt hidrojenler saptandı.
Keşif heyecan vericiydi: hidrojen atomları olağan maddenin davranışlarıyla ilgili farklı ve temel ölçümlerde çok kritik bir fiziksel sistemdi. Karşıt hidrojen üretimi, karşıt maddenin sistematik araştırmasında ve temel fizik prensiplerini test etmede açılan bir kapıydı.
1996'ın sonunda LEAR resmen kapatıldı ama CERN bu araştırma konusu hakkında alternatif ve daha güçlü bir yolu önceden görmüştü: .
Kozmolojide karşıt madde
Tabii ki, hızlandırma veya yavaşlatma karşıt madde üzerinde çalışmanın tek yolu değildir. Karşıt madde dış uzayda bir yerlerde bulunabilir. Dirac, kendisi ilk önce karşıt maddenin astronomik ölçekte bulunması hakkında kafa yormuştu. Fakat onun teoreminin doğrulanmasından hemen sonra pozitron, karşıt proton ve karşıt nötronun keşfiyle; karşıt gezegenlerin, karşıt yıldızların, karşıt galaksilerin ve hatta karşıt bir evrenin varlığı hakkında asıl spekülasyon başladı.
1950'lerin sonlarına doğru, galaksimizdeki karşıt maddenin miktarı yüz milyondan az bir hata payıyla hesaplandı. Eğer karşıt maddenin evrende izole bir sistemi olsaydı yani olağan madde ile etkileşimsiz bir sistemde olsaydı hiçbir dünyaya bağlı gözlem bunun doğruluğunu ayırt edemezdi.
Böylece, görünürde hiçbir şey olmasa bile galaksi dışında karşıt madde varlığı olasılığı tamamen açıktı. Takip eden yıllarda, evrende madde kadar karşıt madde olduğu görüşü basit simetri prensipleriyle harekete geçmiştir.
Fakat bugünlerdeki güçlü inanışa göre madde öncelikli tek bir evren vardır. Söylenebilir fakat eğer doğal bir karşıt madde mesela karşıt evrenden bir karşıt çekirdek bize ulaşmaya çalışırsa dünya atmosferindeki bir çekirdek ile birlikte imha olur ve biz asla onu gözlemleyemeyiz.
20 yılı aşkın süredir bilim adamları bu araştırma için yapılan araçları (önce balonlar şimdi uydular) imha olma probleminin üstesinden gelmek için atmosferden olabildiğinde yukarıda tutmaya çalışıyorlar fakat böyle bir çaba pahalı ve zor. Şimdi, deneylerin uydularda gerçekleştirilmesi planlanıyor. Mesela, 1998'de , yüksek enerji parçacığı dedektörü, Discovery Uzay Mekiği'nde 10 günlük bir görev için uçtu ve şu anda önümüzdeki yıllarda Uluslararası Uzay İstasyonu'na kurulmak için tekrar dizayn edilip bir üst modele geçiliyor. Dünya atmosferinin üstünde yörüngede, hedeflerinden biri herhangi bir kozmik karşıt madde formu.
Doğal oluşum
Amerika Astronomi Cemiyeti'nin son araştırmalarına göre fırtınaların üzerinde karşıt madde oluşmakta. Şans eseri gözlemlenen bulgu karşıt maddenin ilk kez doğal yolla oluşabileceğini ortaya çıkarttı.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
| Wikimedia Commons'ta Antimadde ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır. |
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
AntimaddeImhaCihazlar Parcacik hizlandirici Penning tuzagi Bulut odasiAntiparcaciklar Pozitron Antiproton AntinotronKullanimi Pozitron emisyon tomografisi YakitKurumlar CERNKisiler Paul Dirac Carl David Anderson Andrey Saharovgtd Antimadde karsi madde veya karsit madde maddenin ters ikizi Paul Dirac denklemiyle ortaya cikarilmis ve daha sonraki gozlemlerle de varligi dogrulanmistir Antimadde en basit haliyle normal maddenin ziddidir Antimaddenin atomalti parcaciklari normal maddeye gore zit ozellikler tasimaktadir Bu atomalti parcaciklarin elektrik yukleri normal maddenin atomalti parcaciklarinin tam tersidir Antimadde Buyuk Patlama dan sonra normal maddeyle birlikte olusmustur fakat sebebinin ne oldugunu bilim insanlari tam anlamiyla bilemeseler de evrende oldukca nadir bulunmaktadir Tarihce1928 Baslangic Karsit madde tarihi Paul Dirac adli genc bir fizikcinin matematiksel denkleminin garip cikarimiyla baslar 20 yuzyilin baslarinda iki onemli teori olan kuantum mekanigi ve gorelilik kurami fizigi temellerinden sarsiyordu 1905 yilinda Albert Einstein in meydana cikardigi ozel gorelilik kurami uzay zaman ve kutle enerji arasindaki iliskiyi acikliyordu Bu sirada yapilan deneyler isigin bazen dalga bazen de kucuk parcacik akimlari halinde davrandigini gosteriyordu Max Planck in onerdigi teoriye gore isik dalgalari kuanta adi verilen kucuk paketcikler halinde yayiliyordu bu isigin hem dalga hem parcacik halinde yayilmasi anlamina geliyordu 1920 lerde fizikciler atom ve bilesenlerine ayni kavrami uygulamaya calisiyorlardi 1920 lerin sonunda Erwin Schrodinger ve Werner Heisenberg yeni kuantum teorisini kesfettiler Bundaki tek sorun teorinin gorecelik teorisine uygulanabilir olmayisi yani sadece yavas hizlardaki parcaciklar icin gecerli olup isik hizina yakin hareket edenler icin sonuc vermemesiydi 1928 de Paul Dirac problemi cozdu Elektron davranisini tanimlamak icin ozel goreliligi ve kuantum teorisini bir araya getiren bir denklem yazdi Dirac in denklemi ona 1933 Nobel Fizik Odulu nu getirdi ayni zamanda baska bir problem yaratti x2 4 denkleminin iki cozumu oldugu gibi x 2 x 2 Dirac denkleminin de biri pozitif enerjili digeri negatif enerjili elektronlar icin olmak uzere iki cozumu vardi Fakat klasik fizige gore bir parcacigin enerjisi daima pozitif bir sayi olmaliydi Dirac bunun her parcacigin kendisiyle tipatip ayni ama yuku zit olan bir karsit parcacigi olacagi anlamina gelecegini acikladi Ornegin elektron icin her yonuyle ayni ama pozitif yuk iceren bir karsit elektron olmaliydi Nobel konferansinda karsit maddeden olusan tamamen yeni bir evrenin varligini kurgulamisti 1930 Doganin yardim eli 1930 da gizemli karsit parcacik avi basladi O yuzyilin daha oncesinde 1936 Nobel Fizik Odulu sahibi Victor Hess yuksek enerjili parcaciklarin bir kaynagini kesfetmisti kozmik isinlar Kozmik isinlar dis uzaydan gelen cok yuksek enerjili parcaciklardir Dunya atmosferine carptiklarinda muazzam bir dusuk enerjili parcacik saganagi yaratirlar ki bunun fizikciler icin cok kullanisli oldugu ispatlanmistir 1932 de Carl Anderson ve CalTech ten genc bir profesor kozmik parcacik saganagi hakkinda calisirken pozitif yuklu ve elektronla ayni kutleli bir parcacigin biraktigi izi gordu Bir yillik calisma ve gozlemler sonucu izlerin gercekten karsit elektron olduguna ve her birinin kozmik isinlarin etkisiyle kendi yanina bir elektron urettiklerine karar verdi Karsit elektronlara pozitif yuklerinden dolayi pozitron adini verdi Dogrulama kisa bir sure icinde Occhialini ve Blackett ten geldi boylece bu calisma Anderson a 1936 Nobel Fizik Odulu nu getirdi ve Dirac in ongorusu dogrulanmis oldu Uzun yillar kozmik isinlar yuksek enerjili parcaciklarin tek kaynagi olarak kaldilar Kesiflerin akisi durmadi ama beklenen karsit parcacigin karsit protonun kesfi icin fizikciler 22 yil beklemek zorunda kaldilar 1954 Guc araclari Karsit proton arastirmalari 1940 larda ve 1950 lerde laboratuvar deneylerinin o zamana kadarki en yuksek enerjili seviyelere cikmasiyla kizisti 1930 da 1939 Nobel Fizik Odulu sahibi Ernest Orlando Lawrence siklotron denen proton gibi bir parcacigi onlarca MeV enerjiye cikartan parcacik hizlandiriciyi icat etti Hemen ardindan karsit protonun bulunmasi icin harcanan efordan dolayi hizlandiricilar cagi baslamis oldu Ve yeni bir bilim dali olarak parcacik fizigi dogdu Berkeley deki Betatron u 1954 yilinda insa eden yine Lawrence idi o zamanlar BeV idi simdi GeV denilmekte Betatron 2 elektronu karsit proton uretmek icin en uygun yuzey olarak ongorulen 6 2 GeV luk enerjide carpistirabiliyordu Ayni zamanda baslarinda Emilio Segre olan diger bir fizikci grubu karsit protonlari saptamak icin yeni bir makine tasarladi ve yapti Ekim 1955 te buyuk haber New York Times in on sayfasindan duyuruluyordu Yeni Atom Parcacigi Bulundu Negatif Proton Karsit protonun kesfiyle Segre ve takimi O Chamberlain C Wiengand ve T Ypsilantis doganin temel simetrilerinden birinin kanitinda basarili olmus oldular madde ve karsit madde Segre ve Chamberlain 1959 Nobel Fizik Odulu ne layik gorulduler Sadece bir yil sonra Betatron da calisan ikinci takim B Cork O Piccione W Wenzel ve G Lambertson karsit notronu bulduklarini duyurdular 1965 Karsit cekirdek O zamana kadar atomu olusturan 3 parcacigin da birer karsit parcacigi oldugu biliniyordu Yani eger parcaciklar atomda birbirlerine baglanip maddenin en kucuk yapi birimini 1965 te karsit doteryumun agir hidrojen bir karsit madde cekirdeginin bir karsit proton ve bir karsit notrondan olusmus hali tipki doteryumun bir proton ve bir notrondan olusmasi gibi bulunmasiyla geldi Hedef es zamanli olarak iki takim tarafindan bulunmustu biri onderliginde CERN deki u kullanmisti digerleri ise Leon Max Lederman baskanliginda New York taki Brookhaven Ulusal Laboratuvari nin Alternating Gradient Synchrotron AGS hizlandiricisini kullanarak basarmislardi 1995 Karsit parcaciktan karsit maddeye Karsit cekirdek yaptiktan sonraki soru Karsit elektronlar karsit cekirdekle karsit maddeyi olusturacak baglari yapabilir mi idi Cevap oldukca sonra cok ozel bir makine CERN un essiz Dusuk Enerji Karsit Proton Cemberi LEAR sayesinde geldi Hizlandiricilarin aksine LEAR aslinda karsit protonlari yavaslatiyordu Fizikciler bundan sonra bir pozitronu yani karsit elektronu karsit protonla bag kurup gercek bir karsit hidrojen gercek bir karsit madde atomu olusturmasi icin denemelere basladilar 1995 in sonlarina dogru bu sekildeki ilk karsit atomlar Alman ve Italyan fizikcilerden olusan bir takim tarafindan CERN de elde edildi Sadece 9 karsit atom uretilmesine karsin haber tum dunya gazetelerinin on sayfasina cikacak kadar heyecan uyandiriciydi Basari karsit hidrojen atomlarinin karsit dunya uzerindeki calismalarda hidrojenin bilim tarihinde son asirda oynadigi role benzer bir rol oynayabilecegini soyluyordu Hidrojen evrenimizin uc ceyregini olusturuyor ve kainat hakkinda bildiklerimizin cogu siradan hidrojen hakkindaki arastirmalardan elde edilmisti Fakat akillarda bir soru kalmisti karsit hidrojen tamamen siradan hidrojen gibi mi davraniyor Bu soruyu cevaplamak icin CERN yeni bir deney tesisi yapmaya karar verdi Karsit Proton Yavaslaticisi Hizlandiricilar cagiOncu makineler Ernest Lawrance in siklotronu icadindan sonra fizikcilerin maddenin yapisinda derinlere inmeleri icin hizlandiricilarin en iyi yol oldugu anlasilmis oldu Hemen sonra ABD yolu gosterdi Boylesi makineler herhangi bir Avrupa ulkesinin tek basina yapmasi icin cok buyuk ve pahaliydi Fakat 1954 te Avrupali fizikciler Cenevre de merkezi bir laboratuvar kurmaya karar verdiler ve boylece CERN kurulmus oldu Bu tarihten sonra CERN yuksek enerji fizigindeki teknik ve bilimsel gelismelerde basrolu oynamaya basladi Protonlari ve elektronlari onlarca MeV enerjilere hizlandiran ilk tek miknatisli siklotronlardan ve betatronlardan sonra yeni simit sekilli doughnut shaped iki turlu parcacigi da GeV luk enerjilere hizlandirabilen senkrotronlar gelistirildi 1950 lerden itibaren yeni odaklama teknikleriyle makineler 30 GeV luk hale getirildi 1970 lerin baslarina kadar maddenin yapisi hakkindaki arastirmalarda birkac onemli adim daha atildi Bulunan yeni parcaciklarin sayisi cig gibi artti tabii bu CERN deki 28 GeV un daki 33 GeV un ve yeni ve etkili parcacik dedektoru in kabarcik odasi basarili butunlesmeleri sayesinde elde edildi Carpistiricilar Buyuk hizlandiricilar macerasinin baslamasindan hemen sonra fizikciler fark ettiler ki hizlandirilmis bir parcacik demeti sabit bir hedefe carptiginda enerjinin cogu hedefin geri tepmesinde harcaniyor ki asil amac olan parcacik calismalari ve parcaciklarin etkilesim arastirmalari icin geriye sadece kucuk bir yuzde kaliyor Bunun yerine eger iki parcacik demeti birbiriyle kafa kafaya carpistirilirsa geri tepme icin hic enerji harcanmayacak tum enerji deneye kalacakti Diger laboratuvarlar elektronlari carpistirmaya yogunlasirlarken CERN protonlar ustunde calisiyordu Fikre gore protonlar PS den alinip yeni bir makinenin birbirine bagli iki cemberinde hizlandirilip carpismalarini saglamakti Yeni makinenin adi The 31 31 GeV Intersecting Storage Rings idi ve bircok teknolojik zorlugun ustesinden geldikten sonra ilk proton proton carpismasi 1971 yilinda gerceklesti Ayni zamanda parcacik detektorleri de yeni gelismeler gostermekteydi ve eski bubble chamber yerini daha cok sayida ve buyuklukte etkilesimleri gosteren daha hizli ve teknolojik aletlere birakti Fakat ana gelismelerden biri ancak 1980 lerde gerceklesti etkili sogutma teknikleriyle karsit maddenin oyuna girmesi saglandi ve hemen oyuna hakim bir pozisyon kazandi Iki paralel yol hizlandiricilarin gelismesinde etkili oldu Biri fizikcilerin maddenin temel bilesenlerini ogrenme hakkindaki meraklarini gidermekte karsit parcaciklari kullanmaya devam ederek bizi yuksek enerji bilgilerimizin sinirlarinin otesine tasimasiydi Digeri ise karsit parcaciklarin calismanin ana konusu haline gelmesiyle dusuk enerjilere yavaslatilmasi ve karsit maddenin ozelliklerinin kesfi icin izole edilmesiydi Yuksek enerji onculeri Ilk once 1960 larda elektron pozitron carpismasiyla gundeme geldiler Anderson in pozitronu kesfinden sonra fizikciler nasil yuksek sayida pozitron elde edebileceklerini ogrenmis oldular ABD de ve Avrupa da birkac carpistirici yapildi ve bunlar sayesinde maddenin ve evrenin temel dogasi hakkinda bircok onemli kesfe imza atildi Ilk elektron pozitron carpistiricisi tarafindan Frascati de 1960 yilinda tamamlanan Anello d Accumulazione AdA idi Iclerindeki en buyuk makine olan CERN un Large Elektron Pozitron LEP 1989 yazinda 91 2 GeV luk carpistirma enerjisiyle calismaya baslamisti Emeklilik yili 2000 de muazzam bir carpistirma enerjisi olan 204 GeV a ulasmisti LEP cemberinin etrafindaki dedektorler buyuk kesinliklerdeki deneyler ve testler gerceklestirip parcaciklar ve etkilesimleri hakkindaki bilgileri cok oteye tasidilar Aslinda LEP yapilmis en buyuk dairesel elektron pozitron carpistirici olarak kalacaktir elektronlarin bir ozelligi olan senkrotron radyasyonu elektronlari daha buyuk dairesel carpistiricilarda daha yuksek enerji seviyelerinde hizlandirilmasini imkansiz kiliyor Fakat yeni nesil elektron pozitron carpistiricilarinin plani hazir elektronlarin ve pozitronlari duzgun bir cizgisel yol uzerinden kilometrelerce hizlandiktan sonra kafa kafaya carpisacagi dogrusal carpistiricilar Proton karsit proton carpistiricilari buyuk zorluklar sunsa da elektron pozitron carpistiricilarinin calismalarinda ve kesiflerinde tamamlayici rol oynamislardir Bir karsit proton bir karsit elektrondan 2000 kat daha buyuk kutleye sahip oldugu icin yaratilmalari cok daha buyuk enerji gerekiyor Ayrica karsit protonlari bir araya getirmek ve carpistiricida karsit proton demetini dolastiracak uzunlukta depolamak daha zordur Ancak 1980 lerin basinda Simon van der Meer CERN de stokastik sogutma yonetimini gelistirmesiyle karsit proton demetlerini biriktirmek yogunlastirmak ve kontrol etmek olasi hale geldi CERN in Super Proton Synchrotron SPS makinesi 300 GeV proton karsit proton carpistiricisi haline geldi ve 1983 teki Carlo Rubbia baskanligindaki UA1 deney takimi SPS de W bozonu ve Z bozonu adi verilen iki yeni parcacik gorduler Fizikciler uzun yillar boyunca bu iki parcacigin varligindan suphe etmislerdi ve bu buyuk kesif Rubbia ya ve van der Meer e 1984 Nobel Fizik Odulu nu getirdi Bugun en buyuk proton karsit proton carpistiricisi olan FermiLab Chicago da bulunmakta 1 8 TeV carpisma enerjisiyle Tevatron 1995 te yukari kuarki bulmasiyla haber olmustu 1990 larin basindan beri CERN LEP ile yeralti tunelinde yer degistirecek ve iki protonu bir rekor olan 14 TeV enerjide carpistiracak Large Hadron Collider LHC icin hazirlaniyor LHC su anda CERN de yapim asamasinda ve dort deney ATLAS CMS LHCb ve ALICE simdiden planlanmis durumda Dusuk enerji onculeri Sogutma tekniginin bulunmasiyla mevcut karsit madde parcacik fiziginde onemli bir arac haline geldi Karsit madde uretilmesinin biriktirilmesinin ve toplanmasinin farkli basamaklarini kontrol etmek icin makineler yapildi Gelisme asamasinin ilk zamanlari olmasina ragmen bircok laboratuvarin hedefi yuksek enerji deneylerinin spesifik ihtiyaci olan artan enerji isinlarini doldurmakti Fakat dusuk enerji karsit protonlari ile yapilabilecek bircok ilginc sey vardir ve dusuk enerji madde ve karsit madde arasindaki tahmin edilen simetriyi dogrudan test etmek icin olan yollardan biridir Yavas karsit protonlar gercek tuzaklara yakalanabiliyorlardi ve boylece ozellikleri proton ile karsilastirildi Ve karsit maddenin tum parcalarinin yapilabilecegi anlasildi karsit atom pozitrondan ve karsit protondan olusuyordu CERN bu arastirma dalina belirli bicimde para yatiran tek laboratuvardi 1980 de karsit proton uretimini ve depolamasini kendi cemberlerinde yavaslatabilmek icin yeni bir makine yapmaya karar verdiler 1982 de LEAR ortaya cikti PS den gelen karsit protonlari farkli ara enerjilere birkac MeV un altina yavaslatabiliyordu Cesitli onemli bilimsel basarilar LEAR a tesekkur borcludur bunlarda biri ilk karsit madde parcalari derleyicisi olmasidir 1995 te Alman ve Italyan fizikcilerden olusan bir takim deney PS210 ilk kez karsit hidrojenin dokuz atomunu olusturmayi basardilar Normal atomda bir protonun yorungesinde elektron donuyorken boyle karsit atomlarda karsit elektron karsit protonun yorungesine yerlesmesi saglaniyordu Sonuc 1996 nin sonunda FermiLab daki bir grup tarafindan dogrulandi de dan direkt cikartilan karsit protonlarin kullanilmasiyla bazi karsit hidrojenler saptandi Kesif heyecan vericiydi hidrojen atomlari olagan maddenin davranislariyla ilgili farkli ve temel olcumlerde cok kritik bir fiziksel sistemdi Karsit hidrojen uretimi karsit maddenin sistematik arastirmasinda ve temel fizik prensiplerini test etmede acilan bir kapiydi 1996 in sonunda LEAR resmen kapatildi ama CERN bu arastirma konusu hakkinda alternatif ve daha guclu bir yolu onceden gormustu Kozmolojide karsit maddeTabii ki hizlandirma veya yavaslatma karsit madde uzerinde calismanin tek yolu degildir Karsit madde dis uzayda bir yerlerde bulunabilir Dirac kendisi ilk once karsit maddenin astronomik olcekte bulunmasi hakkinda kafa yormustu Fakat onun teoreminin dogrulanmasindan hemen sonra pozitron karsit proton ve karsit notronun kesfiyle karsit gezegenlerin karsit yildizlarin karsit galaksilerin ve hatta karsit bir evrenin varligi hakkinda asil spekulasyon basladi 1950 lerin sonlarina dogru galaksimizdeki karsit maddenin miktari yuz milyondan az bir hata payiyla hesaplandi Eger karsit maddenin evrende izole bir sistemi olsaydi yani olagan madde ile etkilesimsiz bir sistemde olsaydi hicbir dunyaya bagli gozlem bunun dogrulugunu ayirt edemezdi Boylece gorunurde hicbir sey olmasa bile galaksi disinda karsit madde varligi olasiligi tamamen acikti Takip eden yillarda evrende madde kadar karsit madde oldugu gorusu basit simetri prensipleriyle harekete gecmistir Fakat bugunlerdeki guclu inanisa gore madde oncelikli tek bir evren vardir Soylenebilir fakat eger dogal bir karsit madde mesela karsit evrenden bir karsit cekirdek bize ulasmaya calisirsa dunya atmosferindeki bir cekirdek ile birlikte imha olur ve biz asla onu gozlemleyemeyiz 20 yili askin suredir bilim adamlari bu arastirma icin yapilan araclari once balonlar simdi uydular imha olma probleminin ustesinden gelmek icin atmosferden olabildiginde yukarida tutmaya calisiyorlar fakat boyle bir caba pahali ve zor Simdi deneylerin uydularda gerceklestirilmesi planlaniyor Mesela 1998 de yuksek enerji parcacigi dedektoru Discovery Uzay Mekigi nde 10 gunluk bir gorev icin uctu ve su anda onumuzdeki yillarda Uluslararasi Uzay Istasyonu na kurulmak icin tekrar dizayn edilip bir ust modele geciliyor Dunya atmosferinin ustunde yorungede hedeflerinden biri herhangi bir kozmik karsit madde formu Dogal olusumAmerika Astronomi Cemiyeti nin son arastirmalarina gore firtinalarin uzerinde karsit madde olusmakta Sans eseri gozlemlenen bulgu karsit maddenin ilk kez dogal yolla olusabilecegini ortaya cikartti Ayrica bakinizAntimadde roketi AntiparcacikKaynakcaWikimedia Commons ta Antimadde ile ilgili ortam dosyalari bulunmaktadir Nukleer Enerji Terimleri Sozlugu Turk Dil Kurumu Yayinlari 1995 11 Jan 2011 Antimatter caught streaming from thunderstorms on Earth 12 Ocak 2011 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 20 Haziran 2011