

Evren/ Büyük Patlama, Evren Teorileri ve "Kur'an Evreni"/ Bilim "Antimadde" Konusunda Ne Biliyor?
BİLİM "ANTİMADDE" KONUSUNDA NE BİLİYOR?
Allah; tektir, yaratandır, mutlak varolandır. Eşi, benzeri yoktur. Geri kalan her şey yaratılmıştır ve eşler, benzerler veya karşıtlar halindedir. Allah Kur'an'da şöyle buyurur:
'Çift'e (yarattıklarına) ve 'Tek'e (Allah'a) andolsun!
[FECR(89)/3]
Farklılaşma, evreni ayakta tutan temel ilkelerden birisidir ve düşünen bir insanın yaratılmış şeylerdeki "çift"liği fark etmesi zor değildir. Gece ve gündüz, karanlık ve aydınlık, erkek ve dişi, gök ve yer, sağ ve sol; en başından beri gözler önünde duran çiftlerdir. Antimaddenin 20. yüzyıldaki keşfi ise yaratılmışların çift olma durumunu son derece kapsamlı ve derin bir simetri olarak gözler önüne sermiştir.
Antimadde, "anti-parçacıklar"dan oluşan maddedir. Maddeyi oluşturan her parçacığın eşi (veya karşıtı) olan zıt yüklü bir anti-parçacık vardır. Örneğin; eksi yüklü elektronun karşıtı artı yüklü pozitrondur, artı yüklü protonun karşıtı ise eksi yüklü anti-protondur.
Parçacık ve anti-parçacıklar çiftler halindedir. Herhangi bir parçacık, enerjinin yoğunlaşması sonucu oluştuğunda yanında mutlaka onun eşi de oluşur, yani parçacıklar tek olarak oluşamaz. Parçacık ve eşi bir araya geldiğinde ise olay tersine gelişir: kütle enerjiye dönüşerek yok olur. Buna göre bir parçacığı yok etmek için onun eşini de yok etmek gerekir, yani parçacıklar yine tek olamazlar.
"Antimadde"nin kayıp olduğu bir evrende yaşıyoruz. Büyük Patlama sırasında eşit miktarda madde ve antimadde yaratılmıştır, çünkü yukarıda belirtildiği gibi her bir parçacık için bir de anti-parçacık oluşur. Aynı şekilde, Büyük Patlama'dan sonra herhangi bir zamanda madde yok olmuşsa yanında aynı miktarda antimaddenin de yok olmuş olması gerekir. Bundan dolayı da, şu anda evrende gördüğümüz madde kadar antimaddenin de var olması beklenir. Ancak etrafımızda, gezegenimizde ve hatta galaksimizde neredeyse hiç antimadde bulunmadığı anlaşılmıştır. Bilim insanları, kayıp antimaddeyi bilimin karşı karşıya olduğu en büyük sorunlardan biri olarak görmektedir.
Antimadde, evrenimizde madde kadar yaygın olmasa da hiç yok değildir. Anti-parçacıklar araştırma merkezlerindeki parçacık hızlandırıcılarında üretilebilmektedir. Hastanelerdeki bazı cihazlarda pozitronlar kullanılmaktadır. Yıldırımlar oluşurken ve Güneş'teki tepkimeler sırasında da antimadde ortaya çıkmaktadır.
Görünen o ki, antimaddeyi anlamak önemlidir. Antimadde, Allah'ın çiftler halindeki yaratmasının belki de en derin ve en geniş kapsamlı örneğidir. Bilim dünyasında antimaddenin birçok özelliği net değildir ve çalışmalar devam etmektedir.
ANTİMADDE NEDİR?
Antimadde, maddeye benzerdir ve anti-parçacıklardan oluşan maddedir. Madde parçacıklarının herbirinin karşıtı bir parçacık vardır: anti-elektron, anti-nötron ve anti-proton gibi. Bunlar antimaddeyi oluşturan yapıtaşlarıdır. Örneğin; anti-elektronlar ve anti-protonlar birleşerek anti-hidrojen atomlarını oluşturur. Böylece, hidrojen gazının karşıtı ortaya çıkmış olur. Bütün atomların karşıtı vardır: anti-karbon, anti-oksijen, anti-demir gibi. Nasıl atomlar birleşerek maddeleri oluşturuyorsa, anti-atomlar da birleşerek bütün maddelerin karşıtını oluşturabilir: anti-toprak, anti-hava, anti-su gibi.
Antimadde, maddeyle beraber oluşup, maddeyle beraber yok olur. Çok miktardaki enerji bir noktaya toplandığında, parçacık ve anti-parçacıklardan oluşan çiftler ortaya çıkar. Parçacık hızlandırıcılarında gerçekleşen olay budur. Büyük Patlama sırasında da madde ve anti-madde bu şekilde meydana gelmiştir. Öte yandan, maddenin (ve antimaddenin) tekrardan enerjiye dönüşmesinin tek yolu karşıtı ile bir araya gelip onu da yok etmesidir.
Antimadde, keşfinden bu yana bilim dünyasını meşgul eden bir konudur. Antimaddenin özelliklerinin belirlenmesi için birçok çalışma yapılmıştır ve yapılmaktadır. Buna rağmen tam olarak anlaşılamamıştır ve birçok farklı yönü için bilim insanları arasında uzlaşı yoktur. Bu yazıda antimadde, farklı yönlerden incelenmeye çalışılmıştır ancak çoğu zaman sorular cevaba bağlanmadan sadece ilgili tartışma verilmiştir.
MADDE VE ANTİMADDE KARŞITLIĞI NEREDE?
Madde ile antimaddeyi nasıl ayırt ederiz? Karşımızda bir miktar su ve anti-su olsa, aralarında ne gibi farklar gözlemlerdik? Renkleri mi farklı olurdu, ya da akışkanlıkları, veya yoğunlukları mı?
Henüz kesin deneysel doğrulaması olmasa da halihazırdaki teori, madde ile antimaddenin birbirine tıpa tıp benzediğini söyler. Bütün fizik yasaları madde ve antimadde için aynı şekilde işlemektedir, bu yüzden de ikisi arasında herhangi bir farklılık gözlenmez. Buna göre su ile anti-suyun renkleri, akışkanlıkları, yoğunlukları ve diğer özellikleri aynıdır.
Madde, antimadde arasındaki karşıtlık ancak parçacık seviyesine inildiğinde ortaya çıkar. Su ile anti-suyu ayırt etmek için H2O moleküllerinin içine dalıp hidrojen ve oksijen atomlarını oluşturan proton, nötron ve elektronların incelenmesi gerekir. Ayırt edici özellik ise parçacıkların yüküdür.
Parçacık ile karşıtı arasındaki fark yüklerinin birbirine zıt olmasıdır. Kuantum mekaniği tabiri olarak yük; bir parçacık için elektrik yükü, renk yükü, baryon sayısı, lepton sayısı gibi kuantum sayısı olarak adlandırılan özellikleri kapsar. Bu özelliklerden en çok bilineni elektrik yüküdür ve birçok yerde
antiparçacıklar anlatılırken sadece ondan bahsedilir, ancak bir parçacık ve karşıtı için bütün kuantum sayıları zıt işaretlidir.
Bütün parçacıkların, aynı kütleye ama zıt yüke sahip karşıtı vardır. Elektronun elektrik yükü -1 olduğuna göre, anti-elektron (pozitron olarak da bilinir) elektron kütlesine sahip +1 yüklü parçacık olarak tanımlanabilir. Nötron elektriksel olarak nötr olduğundan anti-nötron da nötrdür. Ancak nötron, kuarklardan, anti-nötron anti-kuarklardan oluşmaktadır. Anti-proton, proton kütlesine sahip -1 yüklü parçacıktır ve yine anti-kuarklardan oluşur.
Su ile anti-suyu ayırt etmek için, hidrojen ve oksijen atomlarına bakılmalıdır. Atomların çekirdekleri pozitif elektrik yüklü, çekirdek etrafında bulunan elektronlar negatif yüklüyse atom, dolayısıyla da madde, maddedir. Tersine, çekirdek negatif yüklü ve elektronlar pozitif yüklüyse karşımızda antimadde var demektir.
MADDE İLE ANTİMADDE KARŞILAŞIRSA!
Suyla anti-suyu karıştırırsak ne olur? Madde ve antimadde bir arada bulunabilir mi?
Bir parçacık ve karşıtı karşılaştığında imha olurlar ve enerji açığa çıkar. Parçacık ve karşıtının sahip olduğu bütün kuantum sayıları birbirine zıttır. Bu yüzden, bir araya geldiklerinde her yönden birbirlerini nötrleyerek kütlenin yok olmasına sebep olurlar. Ortadan kaybolan kütle ise enerjiye dönüşür. Dolayısıyla madde ve antimaddenin bir arada bulunması imkansızdır, parçacıklar ve karşıtları hemen yok olarak enerjiye dönüşeceklerdir.
Kütle ve enerji birbirine denktir ve birbirlerine dönüşebilirler. E=mc2 şeklinde yazılan ünlü formül bu denkliği ifade etmektedir. Buna göre bir madde (veya antimadde) kütlesi oranında enerjiye sahiptir. Bu enerji durgun kütle enerjisi olarak adlandırılır ve madde ile antimaddenin enerjiye dönüşmesi olayı, kütle olarak hapsolmuş bu enerjinin açığa çıkması olarak düşünülebilir.
Madde ile antimaddenin birbirlerini imha etmesi sonucunda açığa çıkan enerji, neredeyse her zaman foton formundadır. Bir parçacık antiparçacık çiftinin imhasının ardından toplam enerjiyi paylaşan en az 2 adet foton ortaya çıkar. Burada diğer parçacıklardansa fotonların oluşmasının sebebi, fotonların kütlesiz olmasıdır. Fotonlar kütlesiz olduğu için, onları üretmek için gereken enerji daha düşüktür. Enerjinin daha yüksek olduğu bazı durumlarda, kütleli parçacık antiparçacık çiftleri de oluşabilir.
Kütle olarak hapsolmuş enerjinin miktarı muazzam boyutlardadır. Madde ile antimaddenin birbirlerini imha etmesi sonucu açığa çıkan enerji, aynı miktardaki TNT'nin patlamasından doğan
enerjinin yaklaşık 10 milyar katıdır. Bu imha, birim kütle başına atom bombasının 1000, hidrojen bombasının ise 100 katı enerji açığa çıkarabilir.
ANTİMADDE KÜTLEÇEKİMİ
Madde ve antimadde kütleçekimsel olarak özdeş midir? Anti-elmayı yukarı attığımızda ne olur? Tıpkı madde elma gibi yere mi düşer, yoksa bir farklılık görür müyüz?
Antimaddenin kütleçekimsel özellikleri bilinmemektedir. Teoriye göre antimaddenin bu konuda maddeyle özdeş olması gerekir, ancak bilimsel teoriler kesin doğrular değildir ve her zaman değişebilir. Şimdiye kadar yapılan deneyler antimaddenin kütleçekimi ile ilgili hiçbir ihtimali dışlayamamıştır. Yani anti-elma yere elmayla aynı şekilde düşebilir, farklı bir ivmeyle düşebilir veya düşmeyip havaya yükselebilir. Bu son ihtimal anti-kütleçekimi olarak adlandırılır.
Antimaddenin kütleçekimi, konusundaki tartışmalar çoğunlukla anti-kütleçekimi konusu etrafında cereyan etmektedir. Yukarıda antiparçacıkların birçok bakımdan parçacık eşlerinin zıddı olduğunu söylemiştik. Bazı fizikçiler bu zıtlığın kütle için de geçerli olması gerektiğini ve bununla bilimin çözemediği bazı durumların açıklamasının yapılabileceğini iddia etmektedir. Öte yandan bilim dünyasının çoğunluğunu oluşturan grup ise anti-kütleçekiminin güncel teoriye aykırı olduğunu ve çelişkiler doğuracağını söylüyor.
Anti-kütleçekimi denildiğinde 2 farklı şey kastedilebilir. Bunların birincisi; kütle-itimi olarak da adlandırılabilir. Antimaddenin uzay-zamanı maddenin tersi biçimde etkilediğini ve diğer antimaddeleri ittiğini ifade eder. Bu fikre göre antimadde yıldızlar ve gezegenler oluşamaz, çünkü toz bulutlarının topaklanıp yoğunlaşmasını sağlayan kütleçekimi ters işler ve antimadde tozları dağınık olarak kalır. Madde ve antimadde karşılaştığında hangisinin kütlesinin daha büyük olduğuna bağlı olarak birbirlerini itebilir veya çekebilirler. Anti-kütleçekiminin bu yorumu genellikle anti-kütleçekimine karşı olanlar tarafından dile getirilmekte ve sahip olduğu çelişki ve problemler ortaya konarak, anti-kütleçekiminin yanlış bir fikir olduğu söylenmektedir.
Anti-kütleçekiminin ikinci anlamı tartışmanın asıl konusudur ve yazının devamında anti-kütleçekimi denildiğinde bu kastedilecektir. Bu fikre göre antimadde negatif kütleye sahipmiş gibi düşünülebilir. Elektrik yükleri söz konusu olduğunda aynı yüklerin birbirini ittiğini, zıt yüklerin birbirini çektiğini biliriz. Kütle için bunun tersi gerçekleşmektedir. Kütle bir yük gibi düşünülürse, aynı işaretli kütle yüküne sahip nesneler birbirini çeker, zıt işaretli kütle yüküne sahip nesnelerse iter. Yani madde, maddeyi ve antimadde, antimaddeyi çeker, madde ile antimadde birbirini iterler. Hem madde hem antimadde tozları kendi aralarında çekim kuvveti uygulayarak topaklanabilir. Böylece kendi
galaksilerini, yıldızlarını ve gezegenlerini oluşturabilir. Ancak madde ve antimadde galaksileri birbirlerini itecektir.
Yukarıda parçacık ve karşıtlarının aynı kütleye sahip olduklarını söylemiştik, burada ise antimaddenin negatif kütleye sahip olabileceğinden bahsediyoruz. Bu durum kütlenin 2 farklı yönden yorumlanabilmesinden kaynaklanıyor. Bunların birincisi eylemsizlik kütlesi olarak adlandırılır ve bir nesnenin içindeki madde miktarının, yani paketlenmiş enerji miktarının, bir ölçüsüdür. İkincisi kütleçekimsel kütle olarak adlandırılır ve nesnenin kütleçekimine verdiği cevabın bir ölçüsüdür. Bu iki kütle normal madde için birbirine eşittir, ancak antimadde için durum böyle olmayabilir. Madde ile antimaddenin eylemsizlik kütlelerinin aynı olduğu yapılan deneylerde ispatlanmıştır. O zaman antimaddenin negatif kütleye sahip olması demek, eylemsizlik kütlesiyle kütleçekimsel kütlesinin zıt işaretli olması demektir ve anti-kütleçekimi dediğimiz şey bu durumda ortaya çıkmaktadır.
Anti-kütleçekimi 1950'lerden beri tartışılan bir konu olmuştur. Başlarda çok daha sert biçimde karşı çıkılan bu fikir, sonradan sonraya biraz daha ciddiye alınmaya başlamıştır. Günümüzde anti-kütleçekimini savunan makaleler yayınlanmaktadır, antimaddenin kütleçekimini ölçmek için en önemli bilim merkezlerinde pahalı deneyler gerçekleştirilmektedir.
Fransa Ulusal Bilim Araştırmaları Merkezi CNRS'ye mensup fizikçi Gabriel Chardin yayınladığı makalelerde, anti-kütleçekiminin korkulduğu gibi çelişkilere ve görülmemiş dengesizlik durumlarına yol açmayacağını açıklar. "Genel Görelilikte Anti-kütleçekimi için Motivasyonlar" başlıklı makalesinde, Genel Görelilik teorisinin neredeyse bütün çözümlerinin anti-kütleçekimini içerdiğini, anti-kütleçekiminin ancak, zaten gözlenmekte olan Hawking radyasyonundaki kadar dengesizlik oluşturabileceğini ve diğer bazı durumların anti-kütleçekimi ile uyumlu olduğunu belirtir.
Turin Gözlemevinde çalışan astronom Massimo Villata, 2011 yılında Europhysics Letters dergisinde yayınlanan makalesinde; anti-kütleçekiminin halihazırda kütleçekimini doğru bir şekilde açıkladığı kabul edilen Genel Görelilik Teorisi'nin doğal bir sonucu olduğunu belirtir. Ancak fizikçi Daniel Cross, Villata'nın makalesine cevap olarak bir makale yazmış ve Villata'nın hesaplamalarında hata yaptığını söyleyerek ulaştığı sonuçların geçersiz olduğunu iddia etmiştir.
Cern'de çalışan fizikçi Dragan Hajduković, anti-kütleçekiminin fiziğin açıklama getiremediği karanlık madde ve kara enerji problemlerinin çözümü olabileceğini savunduğu birkaç makale yazmıştır. Uzayın (boşluğun), tekrar tekrar ortaya çıkıp kısa süre içinde kaybolan sanal parçacık-antiparçacık çiftleriyle dolu olduğu bilinmektedir. Hajduković'e göre bu sanal parçacık-antiparçacık çiftlerinin kütleçekimsel olarak zıt işaretli olması, bahsedilen durumların ikisine de açıklama getirebilmektedir. Böylelikle Hajduković karanlık maddenin ve kara enerjinin birbiriyle bağlantılı olduğunu ve boşluğun özelliklerinden kaynaklandığını söylemektedir. "BÜYÜK PATLAMA EVREN TEORİLERİ VE KUR'AN EVRENİ" yazımızda da, karanlık madde ve kara enerjinin boşluğu kaplayan melekut alanının sonuçları olması gerektiği belirtilmiştir.
Hajdukovic'e göre; antimaddenin anti-kütleçekimine sahip olması, karadeliklerin yoğun bir şekilde anti-nötrino yaymasına sebep olmalıdır. Buna göre, Samanyolu ve Andromeda galaksilerinin merkezlerindeki karadeliklerin bu şekilde anti-nötrino yaydığı tespit edilirse bu anti-kütleçekiminin kanıtı olacaktır. Güney Kutbu'ndaki IceCube ve Akdeniz'in derinliklerindeki KM3NeT isimli yeni nesil nötrino dedektörleri bu yönde bilgi sağlayabilecektir.
Anti-kütleçekimi ile ilgili önemli bilim merkezlerinde deneyler gerçekleştirilmektedir. Cern'de devam eden Alpha Deneyi'nde anti-hidrojen atomları oluşturulup özellikleri incelenmektedir. 2013 yılında yayınlanan düşük hassasiyetli ölçüm sonuçları anti-hidrojenin anti-kütleçekimine veya normal kütleçekimine sahip olması ihtimalini dışlamamıştır. ABD'deki Fermilab'da yürütülen AGE deneyinde de antimaddenin kütleçekimini ölçmek için anti-hidrojen kullanılması planlanmaktadır.
PARÇACIK DENİZİ
İngiliz fizikçi Paul Dirac, parçacıkların matematik modellerini kullanarak maddenin bir karşıtının var olması gerektiğini ortaya koyan ilk kişidir. 1928 yılında, henüz atom çekirdeğinde bulunan nötronun dahi keşfedilmemiş olduğu bir dönemde, elektronun artı yüklü bir eşinin var olması gerektiğini söylemiştir. O sıralarda kulağa bilim-kurgu gibi gelen bu iddia, bilim çevrelerince pek ciddiye alınmamış hatta zaman zaman alay konusu dahi edilmiştir. Birkaç sene sonra pozitronun keşfedilmesiyle fikir doğrulanmış ve Dirac, Nobel ödülüne layık görülmüştür.
Dirac, kuantum mekaniğiyle özel göreliliği birleştirmeye çalışıyordu. Ancak ortaya çıkan denklemler negatif enerjili parçacıklara da işaret ediyordu ve Dirac bundan kurtulmaya çalıştı. Çünkü negatif enerji günlük hayatta olmayan bir şeydi. Bir nesnenin enerjisi artar ya da azalır, ama nasıl sıfırın altına düşer? Dirac denklemlerdeki bilinmeyenleri skaler sayı yerine matris olarak kabul etmeyi denedi. Bu yöntemle modeller, önceden ters düştükleri doğadaki bazı durumları içermeye başladı, ancak negatif enerjili parçacıklar hala meşru görünüyordu. Doğanın bir simetri ve güzellik ölçüsüyle inşa edildiğinin farkında olan Dirac, en sonunda negatif enerjili parçacıkların var olduğunun kabul edilmesi gerektiğini öngördü.
Parçacıkların enerjilerinin negatif olabileceğini kabul etmek büyük bir soruna sebep oluyordu. Parçacıklar enerjilerinin olabilecek en düşük seviyede bulunduğu durumlarda en kararlıdırlar. Eğer bir parçacık için negatif enerji mümkünse, o parçacık çok kısa sürede enerji salıp negatif enerjili bir konuma geçecektir. Öte yandan evrende çok miktarda kararlı ve enerjisini koruyan pozitif enerjili parçacık vardır. Dirac'ın bu çelişkili durumdan kaçınmak için ortaya attığı fikir ise boş zannedilen uzayın aslında sonsuz bir parçacık denizi olduğudur.
Negatif enerjili konumlar tamamen doluysa, aynı konumda 2 parçacık bulunamayacağı için, pozitif taraftaki parçacıklar kararlı kalabilir. Bu tıpkı elektronların atomdaki dizilişini açıklayan dışlama ilkesinin bir benzeridir: Çekirdeğe yakın katmanlar doluysa, daha yüksek enerjili katmanlara yerleşen elektronlar kararlıdır.
Dirac, uzayın negatif enerjili parçacıklarla dolu olduğunu hayal etti. Buna göre uzaydaki her noktada bütün negatif enerji seviyeleri doludur. Gama ışınları bir noktada yoğunlaştığında, oradaki negatif enerjili parçacığın enerjisini pozitif tarafa çekebilir. Böylece parçacık bizce görünür hale gelir. Bunun yanında tamamen dolu olan negatif enerjili parçacık denizinden bir parçacık koparıldığı için tıpkı suda hareket eden hava baloncukları gibi bir boşluk oluşacaktır. Bu boşluk pozitif enerjili ama zıt yüklü bir parçacık olarak görünecektir ki bu da "anti-parçacık"tır.
Parçacık denizi fikri şu an alışık olduğumuz ancak o sıralar farkında olunmayan birçok olayı öngörmüştür. Yeterince enerjiye sahip olan gama ışını bir noktada toplandığında aynı kütleli ama zıt yüklü bir çift parçacık oluşacaktır; tersine parçacık ile eşi bir araya geldiğinde yok olacaklar ve gama ışını ortaya çıkacaktır. Dirac her parçacığın aynı kütleli ama zıt yüklü bir karşıtının olması gerektiği kanısına parçacık denizi fikri üzerinden ulaşmıştı.
Parçacık denizi fikri oldukça sıradışı bir fikirdir. Boşluğun boş olmadığı, "melekut alanı" ile dolu olduğu ve bu sayede de kara enerji ve oluşup kayboluveren sanal parçacıklar gibi durumların gözlendiği bilinmektedir. Ne var ki, uzayın hissedilmeyen parçacıklardan oluşan bir deniz olması ve buradaki bir parçacığa enerji aktarıldığında pozitif enerji tarafına geçmesi sonucu boşluğun yapısında bir deliğin oluşması ve bu deliğin de o parçacığın karşıtı olarak görünmesi, bazı bilim insanlarınca uçuk düşünceler olarak yorumlanmıştır. Parçacık denizi yapısının, bozonlar için çalışmaması da bu fikrin tam olarak doğru olamayacağına delil gösterilmektedir.
ANTİMADDE ZAMANI
Antimadde için zaman nasıl akar? Antimadde her yönden maddenin zıddıysa, zamanda da geri gidiyor olabilir mi?
Zamanın yönünü algılayışımız entropi ile ilgilidir. Entropi düzensizliğin bir ölçüsü olarak düşünülebilir ve zaman geçtikçe artar, ya da entropinin artması bize zamanın ileri sardığını gösterir. Örneğin, bir bardağın yere düşüp kırılması düzensizliğin arttığı bir olaydır ve zaman ilerlemektedir. Bunun yanında yerdeki kırık camların birleşip bardağa dönüştüğü bir görüntüde zamanın geriye doğru sarıldığını anlarız. Bu şekilde, entropideki değişim zamanın aktığı yön hakkında bilgi verir.
Antimaddenin entropisi de tıpkı madde gibi zaman geçtikçe artar. Yapılan deneylerde pozitronun enerji kaybettiği dolayısıyla da entropisinin arttığı görülmüştür. Entropi arttığına göre anti-cam kırıkları birleşip bardağa dönüşemez, yine bardak kırılıp düzensiz parçalara ayrılacaktır. Bu, antimadde için de zamanın ileri yönlü olduğu anlamına gelir.
Antimaddenin zamanı gerçek dünyada maddeden farklı olmayabilir ama matematik modellerin dünyasında kayda değer farklı bir durum vardır. Yukarıda, Parçacık Denizi bölümünde Dirac'ın negatif enerjili parçacıkların var olduğunu kabul etmek zorunda kaldığından bahsetmiştik. Çözümlerde pozitif olduğu gibi negatif de olabilen şey aslında enerji ile zamanın çarpımıdır. Dirac, soruna yaklaşırken zamanın negatif olmaması gerektiğini düşünüp tercihen enerjiyi negatif almıştır. Dirac'tan 17 yıl sonra ünlü fizikçiler Feynman ve Wheeler ise enerji yerine zamanı negatif almışlardır. Bu, zamanda geri giden parçacıkların var olduğunu kabul etmek demektir. Zamanda geri giden parçacıkların özellikleri incelendiğinde ise, çok ilginç bir sonuç olarak, anti-parçacıkların bu şekilde tanımlanabileceği ortaya çıkmıştır.
Anti-parçacıklar ile eşleri arasındaki karşıtlığı oluşturan özellikler, zaman yönünün değişmesiyle işaret değiştirir. Yukarıda, Karşıtlık Nerede? bölümünde bahsedilen bütün özellikler işaret olarak zamanın yönüne bağlıdır. Bu yüzden de, anti-parçacıklar zamanda geri giden madde parçacıkları gibi düşünülebilir. Elektron zamanda geri gittiği taktirde pozitron olacaktır; diğer bir deyişle pozitron, zamanı ters dönmüş elektron parçacığıdır. Denklemlerdeki elektronu pozitron yapmak için yükü ters çevirmektense, zamanı ters çevirmek de aynı işi görür.
Zamanın yönü parçacıkların özelliklerini nasıl değiştirebilir? Elektron eksi yüke sahip olduğu için eksiden uzaklaşacaktır. Zamanı geriye sardığımızda elektron eksiye doğru hareket eder, tıpkı artı yüklü bir parçacıktan bekleneceği gibi. Yani zaman geri sarıldığında elektron artı yüklü bir parçacık gibi davranır. Buradan hareketle artı yüklü ve elektronla aynı kütleye sahip olan pozitron, zamanda geri giden elektron olarak tanımlanabilir. Elektronun eksiye doğru hareket ettiği bir görüntünün; pozitrona ait bir görüntü mü, yoksa elektrona ait ancak geri sarılan bir görüntü mü olduğu anlaşılamaz.
Anti-parçacıkların zamanda geri gitmesi geçmişe yolculuk değildir. Fotonlar, parçacık ve anti-parçacığa dönüştüğünde anti-parçacık da bizimle beraber geleceğe doğru yol alır ki onu gözlemleriz, eğer oluşma anından itibaren geçmişe gitseydi ortadan kaybolmuş olurdu. Anti-parçacığın zamanda
geri gitmesi bizim bakış açımıza göre ölüm anından doğum anına gitmesidir, bu parçacık gelecekte bir noktada doğmuştur ve ölüm anı da fotonlardan madde oluşumu anıdır.
Foton-madde dönüşümü anı; anti-parçacığın ölüm anıdır ve aynı zamanda parçacığın doğum anıdır. Yani aslında fotonların, bir çift parçacık oluşturması olayı, gelecekte doğmuş bir parçacığın zamanda geri gelip (bu yüzden de kendini anti-parçacık olarak gösterip), bir noktada zamanda ters dönmesi ve böylece ileri gitmesi (ve bu sefer kendini parçacık olarak göstermesi) şeklinde de yorumlanabilir. Burada dikkat edilmesi gereken şey, bir çift parçacık gözlenmesine ragmen gerçekte zamanda yolculuk edebilen tek bir parçacığın olmasıdır. Zamanda yolculuk yapabilen bir nesne aynı anda birçok yerde olabilir; çünkü aynı zaman aralığını birçok kez yaşayabilir ve bu aralıktan alınan bir kesitte bu nesnenin birçok kopyası aynı anda yaşıyor olacaktır.
Bununla ilgili olarak, Feynman ve Wheeler, Tek Elektron Evreni denen çılgın bir fikir öne sürmüşlerdir. Bu fikre göre evrende 1 elektron vardır ama bu elektron zamanda yolculuk yapabilmektedir. Gözlenen bütün elektron ve pozitronlar bu parçacığın zamanda ileri ve geri yolculuk yaparkenki görüntüleridir. Böylece evrendeki bütün elektronların ve pozitronların birbirinin tıpa tıp aynısı olması durumu açıklanmaktadır, zira aslında 1 parçacığın farklı yolculuklarıdır. Bu fikre göre evrende elektron ve positron sayıları bire bir eşit olmalıdır. Fizikçiler elektrona kıyasla çok az pozitron gözlenmesinden dolayı bu fikri eleştirmişlerdir.
Antimaddenin zamanla olan ilişkisi iyi anlaşılamamıştır, aslında bu madde için de geçerlidir denebilir. Zaman geçtikçe entropisinin artması antimaddenin zaman bakımından maddeden farklı olmadığını söylemektedir. Bununla beraber, anti-parçacıkların zamanda geri giden parçacıklar olarak tanımlanabilmesi ilginçtir.
BOZONLARIN KARŞITLARI
Kuantum mekaniğinde parçacıklar 2 gruba ayrılır: fermiyonlar ve bozonlar. Fermiyonlar bir araya gelerek maddeyi (ve antimaddeyi) oluşturan parçacıklardır. Kuarklar, elektron ve pozitron fermiyon sınıfındadır. Bozonlar ise kuvvet taşıyıcı parçacıklar olarak tarif edilebilir, en bilinen örnekler olarak fotonlar ve gluonlar bozondur.
Bozonların karşıtları yine kendileridir. Örneğin, foton ile anti-foton birbirinden ayırt edilemez, bu yüzden de fotonlar (ve diğer bozonlar) hem madde hem de antimadde olarak düşünülebilir. O zaman, 2 foton bir araya geldiğinde imha olmaları beklenir.
Yukarıda parçacık ile karşıtının karşılaşması sonucu muazzam miktarda enerji açığa çıkaran patlama gerçekleşeceğini söylemiştik. Parçacık ile karşıtının karşılaşması sonucu çok büyük miktarda
enerji çıkmasının sebebi, parçacıkların kütlelerinin enerjiye dönüşmesidir. Fotonların kütlesi olmadığı için birbirlerini imha ettiklerinde ilk başta ne kadar enerjiye sahiplerse o kadar enerji ortaya çıkar ve aslında ortaya çıkan bu enerji de yine foton formundadır. Yani fotonlar sürekli birbirlerini imha edip tekrardan oluşuyor gibi düşünülebilir. Bütün olanların ardından geriye alan yine birbirinden ayırt edilemeyen parçacık anti-parçacıklar olarak fotonlardır.
Kütleleri olmamasına rağmen fotonların sahip olduğu enerji çok yüksek seviyelere ulaşabilir. Örneğin, elektronla pozitronun birbirini imha etmesinin ardından 2 foton oluştuğunda, enerjileri elektronun kütlesinde paketlenmiş enerji kadardır. Bu 2 foton karşılaştığında birbirlerini imha ederler ve sonuçta elektron pozitron çifti oluşabilir, zira enerjileri bu kadar kütleyi oluşturabilecek kadardır.
Fotonların tekrardan kütleli parçacıklar oluşturması da madde-antimadde imhası olarak düşünülebilir. İmha olayının aslı, bir parçacık çiftinin yok olup başka bir parçacık çiftinin ortaya çıkmasıdır. Hem parçacık ve karşıtının bir araya gelip imha olarak bir çift foton oluşturması hem de olayın tersten gerçekleşip enerji taşıyan fotonların çiftler halinde parçacıklar üretmesi aynı türden olaylardır ki bu da ilginç bir simetridir.
Antimadde fizik için yeni bir konu sayılır ve birçok açıdan iyi anlaşılamamıştır. Antimadde ve özellikleri konusunda bilim insanları arasında uzlaşı bulunmamaktadır.
Önceden belirttiğimiz gibi "antimadde"nin, "Büyük Patlama"dan sonra nereye gittiği konusunda bilim dünyasının verebildiği tutarlı bir cevap yoktur. Antimaddenin anti-kütleçekimine sahip olması yani maddeden uzaklaşıp kendi içinde topaklanması ve dolayısıyla kendi galaksilerini oluşturabilmesi fikri antimaddenin nerede bulunduğunu açıklama potansiyeline sahip önemli bir fikirdir. Fizikçilerin bu konu üstünde bu kadar durmasının sebeplerinden biri de bu potansiyeldir.
SONUÇ
Antimadde, maddenin eşidir. Tek olan Allah'ın, çiftler halinde yaratmasının çok önemli bir örneğidir.
Antimadde, fizik için yeni bir konu sayılır ve çok iyi anlaşılmış değildir. Bilim insanları, antimaddenin zamanı, kütleçekimi gibi bazı özellikleriyle ilgili birbiriyle uzlaşmayan yorumlar yapmaktadırlar. Ancak antimadde ile ilgili en büyük sorun, "Büyük Patlama" sırasında oluşan "antimadde"nin şu an nerede olduğudur.
Evrenimizde pek fazla antimadde olmadığı anlaşılıyor. Dünya'da antimadde bölgeleri olsaydı fark ederdik. İnsanoğlu Ay'a ayak bastı, Mars'a araçlar gönderdi ve madde-antimadde imhası gerçekleşmedi, yani Ay ve Mars da maddeden oluşuyor. Güneş antimadde olsaydı, Güneş rüzgarları madde üzerinde katliam yapardı. "Güneş Sistemi"nde dışarıdan gelen kuyruklu yıldızlar da dahil olmak üzere antimaddeden oluşmuş bir cisim bulunmuyor. Güneş sisteminin ötesinde, uzaklardaki bir yıldız ya da galaksi antimadde olsaydı yine anlaşılırdı. Kısaca "Büyük Patlama"dan sonra antimadde kaybolmuş gözüküyor.
Bilimin, kayıp antimadde ile ilgili tatmin edici bir cevabı yok. Standart Model'e göre madde ve antimadde arasında tam bir simetri var ve fizik yasaları ikisi için de aynı işliyor. Bu yüzden, Büyük Patlama'dan sonra herhangi birinin diğerine üstün gelmesi için bir sebep gözükmüyor. Bununla beraber çoğu bilim insanı Büyük Patlama'nın ardından madde ile antimadde arasındaki simetrinin kırıldığı bir olayın gerçekleştiğine inanıyor. Yapılan deneylerde madde ile antimaddenin neredeyse mükemmel bir simetriye-eşliğe sahip olduğu ifade edilmektedir. Madde ile antimaddenin çok az farklı oranlarda oluştuğu Kaon Bozulması gibi egzotik olaylar, bilim insanlarınca bu konuyu açıklamak için umut ışığı gibi görülse de; bu olay, evrenimizdeki maddenin hakimiyetini asla açıklayamaz.
Madde ve antimaddenin farklı bölgelere gitmiş olabileceğini söyleyen bilim insanları var. Oxford'lu fizikçi Frank Close; "bu o kadar da kaçık bir düşünce değil.", diyor. Büyük Patlama sırasında madde ve antimadde bir şekilde ayrıldıysa, küçük farklılıklar evren soğudukça büyük ve ayrık "uzaylar-evrenler" oluşturmuş olabilir. Buna göre uzaklarda bir yerde antimadde galaksiler, yıldızlar; hatta antimadde yaşamdan söz edilebilir. Ancak bu antimadde bölgesinin bizden gerçekten uzak ya da izole olması gerekiyor, çünkü öteki türlü madde-antimadde imhasının izlerini görürdük.
Antimadde, anti-kütleçekimine sahipse, yani maddeyi itiyorsa, bu ayrık bölgelerin nasıl oluştuğu anlaşılabilir. Bilim dünyasında cılız seslerle dile getirilen "izole
antimadde evrenleri"; "BÜYÜK PATLAMA, EVREN TEORİLERİ VE "KUR'AN EVRENİ" çalışmamızda açıklık kazanmıştır. İşte kitap halinde de yayınlanan bu çalışmadan, bu konuya ışık tutan yorumumuz:
"Kuarklar, kuvvet parçacıklarından başlamak üzere ortaya çıkan tüm kuantum parçacıklarının ve antiparçacıkların çarpışmalarıyla sürekli ortaya çıkan enerji yaratımı, adım adım evrenimizi ve evrenleri oluşturmuştur. Başlangıçta, "mükemmel sıvı"da "simetri" egemendi. Kuantum parçacıkları ve antiparçacıklar eşitti. Daha sonra acaba neden simetri kırılması ortaya çıktı ve madde parçacıkları ağır bastı, bizim evrenimiz oluştu? Antimadde parçacıkları, nereye gitti? Neden bizim evrenimizde antimadde galaksileri yok? Antimaddenin ayrışmış olarak bir yerde gruplanmış-topaklanmış olması gerekmez mi? Ve bu antimadde evrenler, bizden çok uzakta olmalılar. Astrofizik bunu maalesef açıklayamamaktadır. Bunun Kur'an uzayında açıklaması şudur:
"Başlangıçta evet simetri egemendi; kuantum parçacıkları çiftti; parçacık, antiparçacık. Ancak 6. yaratımın belirli bir aşamasında; antiparçacıklar, ışıktan hızlı hareket ederek en uzak(yüksek) "antimadde evrenleri"ni oluşturdu. Bu yüksek evrenler, sözünü ettiğimiz 7 yüksek boyutlu paralel evrenlerdir ve evrenimizin tümleyenidir. Bu şekilde simetri kırıldı ve en alt seviyedeki bizim evrenimiz "madde evreni" oldu. İşte bu astrofiziğin cevap veremediği simetri kırılmasının ve paralel evrenlerin öz açıklamasıdır."
|04/08/2018
||Günhan Bozok


yaklasansaat.com
Kaynaklar:
1) Halil Bayraktar, "Büyük Patlama, Evren Teorileri ve Kur'an Evreni", yaklasansaat.com
2) "Dünya Küresel Sistemi Çökmeye Mahkumdur", yaklasansaat.com
3) Frank Close, "Antimadde", çev. Zeynep Alpar, Boğaziçi Üniversitesi Yy, İstanbul, 2015
4) Frank Close, "Nothing", Oxford University Press, 2009
5) Richard Muller, "NOW: The Physics of Time", Norton & Company, New York, 2017
6) Holger Bech Nielsen, Masao Ninomiya, "Bosons being their own antiparticles in Dirac
formulation"
7) Dragan Slavkov Hajdukovic, "Black Holes and Gravitational Properties of Antimatter"
8) Dragan Slavkov Hajdukovic, "Testing existence of antigravity"
9) Dragan Slavkov Hajdukovic, "Quantum Vacuum and Virtual Gravitational Dipoles: The
solution to the Dark Energy Problem?"
10) Dragan Slavkov Hajdukovic, "Is dark matter an illusion created by the gravitational polarization of the quantum vacuum?"
11) Dragan Slavkov Hajdukovic, "The cosmological constant problem, antimatter gravity and
geometry of the Universe"
12) Dragan Slavkov Hajdukovic, "Can the new Neutrino Telescopes reveal the Gravitational
Properties of Antimatter?"
13) L. I. Schiff, "Gravitational Properties of Antimatter", 1958
14) Sabine Hossenfelder, "Antigravitation", 2009
15) M. M. Nieto, T. Goldman, "The Arguments Against Antigravity and the Gravitational
Acceleration of Antimatter", 1991
16) Gabriel Chardin, "Motivations for antigravity in General Relativity", 1997
17) Gabriel Chardin, "Gravitation, C, P and T symmetries and the Second Law", 2002
18) Gabriel Chardin, "Antimatter in General Relativity", 2004
19) Masimo Villata, "Gravitational interaction of antimatter", 2010
20) Massimo Villata, "CPT symmetry and antimatter gravity in general relativity", 2011
21) Daniel Cross, "Response to 'CPT symmetry and antimatter gravity in general relativity'", 2011
22) Robert Sanders, "Is Antimatter Antigravity?", news.berkeley.edu
23) Matthew Francis, "Does Antimatter Fall Up or Down?", pbs.org
24) Matthew Francis, "What is the Shape of Proton?", pbs.org
25) Lisa Zyga, "Antimatter gravity could explain Universe's expansion", phys.org
26) Elizabeth Howell, "Will Antimatter Obey Gravity’s Pull?", universetoday.com
27) "What is antimatter?", livescience.com
28) Clara Moskowitz, "Crazy World: Antimatter Might Just Fall Up", livescience.com
29) "Neutrino Telescopes Could Settle The Question Of Which Way Antimatter Falls",
technologyreview.com
30) "Antihydrogen Trapped For 1000 Seconds", technologyreview.com
31) Amanda Gefter, "Antimatter mysteries 3: Does antimatter fall up?", newscientist.com
32) Amanda Gefter, "Antimatter mysteries 1: Where is all the antimatter?", newscientist.com
33) Ker Than, "Dark Matter Is an Illusion, New Antigravity Theory Says",
news.nationalgeographic.com
34) Ethan Siegel, "Where does our arrow of time come from?", medium.com
35) Cathal O’Connell, "Universe shouldn't exist, CERN physicists conclude",
cosmosmagazine.com
36) George Dvorsky, "Physicists Have Found A Particle That's Also Its Own Antiparticle",
gizmodo.com
37) Alasdair Wilkins, "We're on the verge of two world-changing antimatter discoveries",
gizmodo.com
38) Diana Kwon, "Ten things you might not know about antimatter", symmetrymagazine.org
39) David Brahm, "Baryogenesis: Why Are There More Protons Than Antiprotons?",
math.ucr.edu
40) C. Smorra ve diğerleri, "A parts-per-billion measurement of the antiproton magnetic
moment", nature.com
41) "Antiparticle", "Annihilation", "Gravitational interaction of antimatter", "Baryogenesis",
"CP violation", "Dirac Sea", wikipedia.org
42) britannica.com
43) feynmanlectures.caltech.edu
44) hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
45) askamathematician.com
46) motls.blogspot.com
47) nasa.gov
48) aegis.web.cern.ch
49) alpha.web.cern.ch
50) physicsforums.com
51) physics.stackexchange.com