Dünyanın en pahalı maddesi dendiğinde akla altın, nadir bulunan bir elmas türü ya da safran gibi pahalı yemek malzemeleri gelebilir. Ancak bunların hiçbiri değil.
Tom Hanks’in başrolünde oynadığı 2009 yapımı, ‘Melekler ve Şeytanlar’ filmi, bu nadir maddenin varlığına kısa bir gönderme yapmıştı. Bu maddenin adı ‘antimadde’ ve sadece bir gramının fiyatı 62 trilyon dolar. O bir gramın oluşması ise tam 100 milyar yıl alıyor.
Antimadde nedir?
Antimadde ya da bir başka deyişle karşı madde veya karşıt madde, en basit ifadeyle maddenin zıddıdır. Madde ile tamamen zıt yüklü temel parçacıklardan oluşur. Antimadde, normal maddeyle etkileşime girdiğinde enerji açığa çıkar ve bu etkileşim sonucunda madde ve antimadde birbirini yok eder. Örneğin, bir elektronun antimadde karşılığı pozitron adını taşır ve elektron ile pozitron bir araya geldiğinde, bu iki parçacık birbirini yok ederken enerji açığa çıkar.
Antimadde, Büyük Patlama’dan sonra normal maddeyle birlikte oluşmuştur. Sebebinin ne olduğu tam anlamıyla bilinmese de evrende oldukça nadir bulunmaktadır. Hanks’in filminden öğrendiğimize göre, antimadde, maddeyle temas ettiğinde büyük bir patlamaya yol açabilir, çünkü zıt kuvvetler uyumlu değildir.
Antimadde neden pahalı?
CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) kullanılarak üretilen antimadde son derece nadir ve elde edilmesi oldukça pahalı ve zordur. NASA bilim insanları, 1999 yılında sadece bir gram antimadde üretmenin maliyetini 62 trilyon dolar olarak belirledi.
Uluslararası Para Fonu’nun (IMF) geçen yıl dünya ekonomisinin toplam değerini 104 trilyon dolar olarak tahmin ettiği düşünüldüğünde bu rakam daha da dikkat çekici bir hal alıyor.
CERN LHC’nin işletme maliyeti yıllık yaklaşık 1 milyar dolar iken buna ek olarak elektrik maliyetleri de yılda 23.5 milyon doları buluyor. Hızlandırıcının bu maddeyi yaratmak için neredeyse ışık hızında hızlanması gerekiyor, bu da işletme maliyetlerini oldukça artırıyor.
Antimaddeyi yaratmak için gereken sürenin yaklaşık 100 milyar yıl olduğunu düşünürsek, 62 trilyon dolarlık fiyat etiketi biraz daha anlaşılabilir hale geliyor.
Nerelerde kullanılır?
Antimadde, kararsız bir madde olmasına rağmen, inanılmaz derecede kullanışlıdır. Uzmanlar, bu maddenin dikkatli bir şekilde kullanıldığında, galaksiler arası uzay seyahatini destekleme potansiyeline sahip olduğunu düşünüyorlar. Şu anda ise tıbbi görüntüleme ekipmanları, özellikle pozitron emisyon tomografisi (PET) tarayıcılarında kullanılıyor.
İşte antimadde’nin potansiyel kullanım alanları:
Tıpta Pozitron Emisyon Tomografisi (PET): Antimadde, tıpta zaten kullanılmaktadır. Pozitron emisyon tomografisi veya PET taramaları, kanser ve beyin hastalıkları gibi durumları teşhis etmek için pozitronlar (antimaddenin bir formu) kullanır.
Uzay Keşfi ve Tahrik Sistemleri: Antimaddenin teorik olarak inanılmaz enerji yoğunluğu, onu uzay aracı tahrik sistemleri için ideal bir aday yapar. Antimadde-madde reaksiyonları, uzay araçlarını hızlandırmak için kullanılabilecek büyük miktarda enerji üretir.
Yüksek Enerji Fiziği Araştırmaları: Büyük hadron çarpıştırıcısı gibi parçacık hızlandırıcılar, antimadde parçacıklarını üretmek ve temel fizik yasalarını anlamak için kullanılır.
Enerji Depolama ve Üretimi: Antimaddenin teorik olarak yüksek enerji yoğunluğu, gelecekte enerji depolama ve üretimi için potansiyel bir çözüm olabilir.
Malzeme Bilimi ve Testleri: Antimaddenin, malzemelerin iç yapılarını incelemede kullanılması mümkündür.
Astrofizik ve Evrenbilim: Antimadde, evrenin yapısını ve karanlık madde gibi gizemli fenomenleri anlamak için astrofizik çalışmalarında önemli bir rol oynar.
Nasıl keşfedildi?
Antimadde, 20. yüzyılın başlarında teorik olarak öngörüldü ve daha sonra deneysel olarak keşfedildi. İşte bu keşfin ana hatları:
Teorik temeller (1928): Antimadde kavramı ilk olarak 1928’de İngiliz teorik fizikçi Paul Dirac tarafından ortaya atıldı. Dirac, kuantum mekaniği ve özel görelilik teorisini birleştiren bir denklem geliştirdi. Bu Dirac Denklemi, elektronun bir antiparçacığı olabileceğini öne sürdü. Bu antiparçacık, elektronla aynı kütle ve ömre, ancak zıt elektrik yüküne sahip olacaktı.
Deneysel keşif (1932): Antimadde’nin ilk deneysel kanıtı, 1932’de Carl Anderson tarafından sağlandı. Anderson, kozmik ışınlar araştırmasında bir bulut odası kullanarak, daha sonra pozitron olarak adlandırılacak olan elektronun antiparçacığını keşfetti. Pozitron, Dirac’ın öngördüğü gibi, elektronla aynı kütle ve ömre sahip, ancak zıt bir elektrik yüküne sahipti.
Keşfin doğrulanması: Anderson’un bulguları, diğer bilim insanları tarafından hızla doğrulandı ve bu, antimadde kavramının geniş çapta kabul görmesine yol açtı. Pozitronun keşfi, temel parçacık fiziğinde bir dönüm noktası oldu ve kuantum mekaniği ile özel göreliliğin birleştirilmesinin önemini vurguladı.