مقاله ضد ماده چيست توليد انبوه 'ضدماده' در آزمايشگاه

دانشمندان می گويند موفق به توليد انبوه "ضدماده" (antimatter) در آزمايشگاه شده اند. اين گام مهمی است که به مطالعه دقيق خواص ضدماده و حل يکی از بزرگ ترين معماهای جهان کمک خواهد کرد "ضدهيدروژن" (antihydrogen) در گذشته به تعداد کم و در نوبت های مختلف آزمايشگاهی توليد شده بود اکنون دانشمندان می گويند با استفاده از دستگاه شتاب دهنده ذرات در مرکز "سرن" در شهر ژنو سوييس بيش از 50 هزار اتم ضدهيدروژن توليد کرده اند. سرن سازمان اروپايی برای مطالعات هسته ای است.
ضدماده تصوير آيينه ای ماده معمولی است و دانشمندان تصور می کنند به هنگام خلق جهان هر دو آنها به مقدار يکسان توليد شده اند.
به اين ترتيب اين سوال پيش می آيد که چرا ماده معمولی بر جهان حاکم است.پروفسور مايکل چارلتون از دانشگاه ولز در سوانسی گفت: "اين گامی مهم و روشن کننده افقی تازه است که دانشمندان را قادر می کند تقارن در طبيعت را مطالعه و قوانين اساسی فيزيک را که بر جهان حاکم است کشف کنند پژوهشگران در آخرين آزمايش ها، از شتاب دهنده سرن برای ايجاد "ضدپروتون" استفاده کرده و آنها را در يک محفظه خلا، به دام انداختند.
در همين حال برای توليد "پوزيترون" از يک منبع راديواکتيو استفاده شد که آن نيز در چنين محفظه ای به دام انداخته شد. با تزريق ضدپروتون به ظرف پوزيترون ها، "ضدهيدروژن" توليد شد البته حيات ضدماده کوتاه بود و بلافاصله پس از برخورد با ماده معمولی نابود شد. دستگاه های ويژه، تشعشع منحصر به فرد ناشی از نابودی ضدماده را رديابی کردند محققان سال ها است که برای توليد انبوه ضدماده تلاش می کنند تا "مدل استاندارد" که ذرات بنيادی و کنش و واکنش آنها را شرح می دهد، آزمايش کنند.
چنين آزمايشی مهم است چون به گفته "جفری هنگست" از موسسه سرن، اگر ضدهيدروژن مانند هيدروژن رفتار نکند "بايد کتاب های درسی را بازنويسی کرد
ماده و ضدماده در اثر اصابت با يکديگر، ضمن انفجاری نابود شده و به تشعشع بدل می شوند. دانشمندان معتقدند اين فرآيند در نخستين مراحل جهان ميلياردها سال قبل نقش اساسی داشته است در حال حاضر، ماده بر جهان غالب است، اما دانشمندان علت آن را نمی دانند.
http://www.popsci.com/files/imagecac...timatter_A.jpg

http://www.bbc.co.uk/persian/images/...imatter150.jpg

فيزيكدانان در هر گوشه اي از دنيا، از ماشين هايي با تكنولوژي پيشرفته جهت توليد ذراتي كه ضدماده ناميده مي شوند، استفاده مي كنند. فيزيكدانان بر اين باور هستند كه ضدماده در واقع تصوير آينه اي ماده است و تمام دنياي امروز ما فقط از ذرات مادي تشكيل شده است. همانگونه كه شما و تصويرتان در آينه كاملا يكسان هستيد فقط با اين تفاوت كه جاي چپ و راست عوض شده اند، يك ذره و پادذره اش هم يكسان هستند به استثناي اينكه بار الكتريكي مخالف هم دارند.

اين تحقيق، به احتمال زياد هيچ چيز موجود را تغيير نخواهد داد و مسلما هيچ شباهتي با كرمچاله (Wormhole) ندارد.
كرمچاله مي تواند اين امكان را براي شما فراهم كند كه در يك لحظه از يك قسمت جهان به قسمت ديگر منتقل شويد. با اين حال اين تحقيق مي تواند به دانشمندان كمك كند تا منشأ و تركيب جهان را بشناسند. البته ذرات ضدماده كاربرد علمي هم پيدا كرده اند به عنوان مثال در تجهيزات پزشكي كه براي تصويربرداري از مغز جهت نشان دادن فعاليت ذهني به كار مي رود، ضدذرات نقش مهمي دارند. تا به حال عده كمي از مردم كه اغلب آنها را هم فيزيكدانان تشكيل مي دهند، توانسته اند ضدماده را مشاهده كنند
ما بيشتر با ماده آشنا تر هستيم. آب، هوا، تلويزيون، هر آنچه كه مي بينيم، لمس مي كنيم، مي خوريم، مي نوشيم و هوايي كه تنفس مي كنيم، همه از ذرات كوچكي كه اتم ناميده مي شوند، ساخته شده اند. خود اتم ها هم از ذرات به مراتب كوچكتري به نام الكترون، پروتون و نوترون تشكيل شده اند. الكترون ها بار الكتريكي منفي و پروتون ها بار الكتريكي مثبت دارند و نوترون ها هيچ بار الكتريكي ندارند. يك اتم معمولي از تعداد مساوي الكترون و پروتون تشكيل شده است اما تعداد نوترون ها لزوما با آنها برابر نيست. تعداد پروتون هاي يك اتم مشخص مي كند، كه نوع اتم چيست به عنوان مثال اتم هيدروژن يك پروتون و يك الكترون دارد و نوترون ندارد.
هر نوع از ذره يك پادذره هم دارد. آنتي پروتون درست مانند يك پروتون است با اين تفاوت كه بار الكتريكي منفي دارد. يك پوزيترون آنتي الكترون از همه لحاظ مانند الكترون است به استثناي اينكه بار الكتريكي مثبت دارد. هر گاه كه پروتون و آنتي پروتون به هم برسند يا هنگامي كه الكترون و پوزيترون با هم برخورد كنند، همديگر را نابود مي كنند و اين نابودي منجر به توليد انرژي مي شود
رالف لاندائو فيزيكدان در سرن سوئيس مي گويد: هنگامي كه درباره ضدماده با همكارانم صحبت مي كنم آنها خيلي در اين باره هيجان زده نمي شوند و معمولا مي پرسند كه ضدذره جديد كدام است و چگونه رفتار مي كند. اما هنگامي كه با افرادي غير از فيزيكدانان صحبت مي كنم آنها با چشماني خيره از تعجب نگاه مي كنند و انگار با مسائلي كاملا غير عادي مواجه شده اند. در آزمايشگاه سرن، لاندائو عضو گروهي است كه ATHENA ناميده مي شود. اين گروه فيزيكدانان براي اولين بار موفق شدند پوزيترون و آنتي پروتون را به هم اتصال دهند. نتيجه اين اتصال توليد اتم آنتي هيدروژن بود كه همانا ساده ترين آنتي اتم است. اصول نظري ساخت ضد ماده بسيار ساده است اما در عمل تجهيزات لازم، بسيار پيشرفته و البته گران هستند. دانشمندان در سرن از يك نوع ماشين مخصوص، براي توليد ضد ماده استفاده مي كنند. معمولا هنگامي كه اين پاد ذره ها ايجاد مي شوند، انرژي زيادي دارند
به همين خاطر در داخل ماشين، آنها را در تونل هايي دايره اي به حركت درمي آورند. در بدو حركت اين پادذره ها در هر ثانيه يك ميليون دور در تونل حركت مي كنند اما با كمك ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي سرعت آنها را كاهش مي دهند و هنگامي كه ضد ذره ها از حركت باز ايستادند آنها را حفظ مي كنند تا با ضدذره هاي ديگر تركيب كنند و آنتي اتم به دست آورند. تا به حال آنتي هيدروژن اولين آنتي اتمي است كه توسط انسان خلق شده است. تكه هاي ضد ماده ساخته شده توسط انسان مي تواند پنجره اي رو به سوي لحظه هاي آغازين زمان باشد. لاندائو مي گويد: يكي از بزرگ ترين اسرار جهان اين است كه هنوز مكاني كه شامل ضد ماده باشد پيدا نشده است البته شايد شما هرگز درباره اين موضوع شبي را با بي خوابي سپري نكرده باشيد اما فيزيكدانان با اين قضيه درگير هستند. يك دليل را براي لزوم انديشيدن درباره ضد ماده بيان مي كنيم
بسياري از فيزيكدانان بر اين باور هستند كه اگر جهان از انفجار بزرگ كه Big Bang ناميده مي شود، به وجود آمده است بايد مقدار ماده و ضد ماده در جهان به يك اندازه توليد شده باشد. اما مي دانيم كه هر گاه ماده و ضد ماده با هم برخورد كنند همديگر را خنثي مي كنند و هر دو نابود مي شوند. بنابراين مي بايست طي اولين چند ميلي ثانيه عمر جهان، پس از انفجار بزرگ اين دو نوع ذره به هم مي رسيدند و همديگر را نابود مي كردند. اما چنين نشده است شايد به اين خاطر كه در آغاز پيدايش جهان مقدار ماده اندكي بيشتر از ضدماده بوده است. لذا موقع برخورد اين دو نوع ذره، تمام ضدماده نابود شده است و ماده باقي مانده، تمام جهان امروز را تشكيل داده است
دانشمندان مي خواهند دريابند كه چه چيز باعث عدم تعادل ماده و ضدماده در ابتداي پيدايش جهان شده است. براي اين منظور آنها آنتي اتم ها را مورد بررسي قرار مي دهند و با اتم ها مقايسه مي كنند و در جست وجوي تفاوتي ولو كوچك ميان آنها هستند. اين سئوالات بسيار مهم هستند زيرا اگر هيچ عدم تعادلي ميان ماده و ضدماده نبود، ما در حال حاضر وجود نداشتيم. روند پروژه كند است البته به خاطر نارسايي تكنولوژي موجود. محققان ATHENA مي توانند در هر ثانيه 100 اتم آنتي هيدروژن بسازند. با اين سرعت، ساخت يك گرم آنتي هيدروژن چندين ميليارد سال به طول مي انجامد و اين زمان بيشتر از عمر جهان است. از طرفي ديگر ذخيره ضدماده نيز بسيار دشوار است زيرا به محض آنكه ضدماده با ماده تماس پيدا كند نابود مي شود
محققان در اين انديشه هستند كه چگونه آنتي اتم هاي بيشتري بسازند، آنها را به دام بيندازند و براي مدت طولاني نگه دارند. البته اين احتمال هم وجود دارد كه مقادير بزرگي از ضدماده در مكان هايي دور دست در فضاي بيرون به شكل ضدستاره يا ضدكهكشان وجود داشته باشد. اما كاوش هاي طولاني هنوز چيزي را نشان نداده است. اما لاندائو هنوز اميد خود را در اين باره از دست نداده است. اين امكان هم وجود دارد كه جهان هاي ديگري وجود داشته باشند كه ما قادر به ديدن آنها نباشيم و در آنجا برتري با ضدماده باشد. اما اينكه چرا حداقل يك مورد شبيه آن جهان در اين بخش از جهان ما وجود ندارد هنوز يك راز است.
http://www.ethereal.org/digitalart/atom/atom.jpg