Araştırmacıların karşıt-madde üretmek için kullandığı New York, Long Island’a bulunan büyük parçacık çarpıştırıcısı. Buradaki büyük detektör kullanılarak araştırmalar yapılıyor. (Brookhaven Ulusal Laboratuvarı/Roger Stoutenburgh )
Evrenin başlangıcında madde ile karşıt-madde eşit oranda üretildiği yani madde/karşıt-madde simetrisinin olduğu öngörülmesine rağmen, gözlemlenen evrenin neden sadece maddeden oluştuğu sorusunun tam cevabı bilinmiyor. Evrenin oluşumundan çok az bir zaman sonra gizemli bir şekilde kaybolan karşıt-madde için çok sayıda deney yapılmakta özellikle de yakın zamanda Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nde (CERN) karşıt-hidrojen atomları (çekirdeği bir karşıt-protondan oluşan ve yörüngesinde bir pozitron bulunduran karşıt madde) ilk kez yapay olarak üretildi ve tuzaklanması (yakalanması) yapıldı. Ama karşıt-hidrojenin tamamen sıradan hidrojen gibi davranıp davranmadığı bilinmiyordu ve bu durum da merak ediliyordu.
Gördüğümüz ve hissettiğimiz her şey sadece maddeden oluşmaktadır. Fakat madde, kendisiyle elektrik yükü dışında (zıt elektrik yüklü) kütlesi, spini vb. gibi özellikleri aynı olan karşıt-madde olarak adlandırılan bir eşe sahiptir. Maddeyi oluşturan temel parçacıkların her biri “gölgelerin içinde saklanan bir düşman karşıt-maddeye” sahiptir. “Düşman” madde diyoruz çünkü madde ile karşıt-madde karşılaştıkları an yok olurlar ve ortaya enerji çıkar (Bilim-kurgu filmlerinde konu olduğu üzere).
Uzay Yolu (Star Trek) adlı dizi dışında karşıt-madde ile hiç karşılaşmadıysanız, yalnız değilsiniz. Evrenimizde çok fazla miktarda karşıt-madde yoktur ve bu durum hale kafa karıştırmaktadır.
Araştırmacılar tarafından, bu gizemi anlamak ve çözmek amacıyla laboratuvar ortamında küçük miktarlarda karşıt-madde üretilmektedir.
Karşıt-madde deneylerinde kullanılan yaklaşık bir ev büyüklüğündeki ölçülere sahip olan STAR detektörü. Atomların bu detektörün merkezinde çarpışmaları sağlanarak üretilen parçacıkların incelenmesi yapılabilmektedir. BNL/STAR Collaboration
Yakın zamanda böyle bir deney altın atomlarının çarpıştırıldığı büyük bir parçacık hızlandırıcısı olan Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı’nda (RHIC) gerçekleştirildi. Bu deneyde çarpışma enerjisi parçacıkların karşıtlarını üretmede yeterli oldu.
Bir grup araştırmacı, Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı’ndaki STAR deneyi ile protonların karşıt-maddelerini incelemektedirler. Proton, atomun çekirdeğinde bulunan “+” elektrik yüklü bir parçacık olmak üzere karşıt-parçacığı karşıt-proton olarak adlandırılan “-” elektrik yüklü bir karşıt-parçacıktır. Bu araştırmacılar iki karşıt-proton arasındaki “Güçlü Nükleer Kuvveti” ölçmeyi başardılar. Nükleer kuvvet kabaca, normal maddede atomun çekirdeğindeki aynı elektrik yüküne sahip protonları, elektromanyetik kuvvete rağmen bir arada tutan temel bir kuvvettir. Bundan dolayıdır ki, araştırmacılar bu kuvvetin karşıt-protonları da bir arada tutabileceğini göstermek istiyorlardı.
Bu grup tarafından, altın iyonlarının, nükleon çifti başına 200 GeV’lik kütle merkezi enerjisinde çarpıştırıldığı, Rölativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısındaki STAR detektöründen toplanan verilerde karşıt-proton çiftlerinin korelasyonlarını incelendi. Bu çarpışmalarda karşıt-protonların oldukça bol miktarda üretildiği ve böylece iki karşıt-proton arasındaki etkileşmenin detaylarının incelenmesinin daha mümkün olduğu ifade edilmektedir. Sonuçları, Nature dergisinde yayınlanan çalışmada, Nükleer Kuvvetin protonlar arasında olduğu gibi karşıt-protonlar için de aynı şekilde çalıştığı çıkarımı yapılmaktadır. Yani bu deney sonuçları, karşıt-protonların gerçekte sıradan madde gibi davrandığını doğruluyor. Öyle ki, bu çalışmada Hanbury Brown ve Twiss Şiddet İnterferometresi’ne benzer bir teknik uygulanarak, iki karşıt-proton arasındaki kuvvetin çekici olduğunun anlaşıldığı ifade ediliyor. Ayrıca bu çalışmanın, iki karşıt-proton (karşıt-nükleonların oluşturduğu en basit sistem) arasındaki etkileşme hakkında doğrudan bilgi sağladığı ve bu sebeple daha karmaşık karşıt-çekirdeklerin yapısının ve özelliklerinin anlaşılmasında temel oluşturacağı vurgulanıyor.
Öyle ki, karşıt-madde maddeden farklı davranış sergilemiş olsaydı, çalışmada bazı asimetriler ortaya çıkmalıydı ve bu durum evrendeki madde ile karşıt-maddenin niçin oldukça büyük ölçüde farklı miktarlarda olduklarını açıklayabilirdi.
Bu ve benzeri deneyler ile karşıt-maddenin maddeden farklı davrandığı durumları araştırılmaya devam edilecektir.
