Madde nasıl enerjiye dönüşür?

Maddenin enerjiye, enerjinin de maddeye dönüşümü tipik olarak Einstein'ın meşhur formülüyle tarif edilir. Bu tarife göre enerji ve madde aynı şeylerdir ve birbirlerine dönüştürülebilirler. Örneğin 80 kilogramlık durgun bir insan kütlesinin tamamını enerjiye dönüştürecek olsak, yaklaşık 41 katrilyon joule enerji elde ederdik. Benzer şekilde, 41 katrilyon joule enerjiyi kayıpsız bir şekilde kütleye çevirecek olsak, 80 kilogram kütlemiz olurdu.

Ne var ki bunu (özellikle de enerjinin kütleye dönüşümünü) gündelik yaşamda pek görmüyoruz; çünkü bunların her ikisi de ekstrem koşullar gerektiren olaylar. Mesela saf kütlenin enerjiye dönüşümü anca atom bombası gibi olaylarda gözleyebildiğimiz şeyler. Enerjinin kütleye dönüşümü daha da nadir gözlenebilecek bir şey, çünkü etrafımızda süregelen olaylar sırasında harcanan veya dönüştürülen enerjinin kütle karşılığı, atom altı parçacıkların oluşması için bile yeterli değil.

Bunun sebebi, formülündeki o kısmının aşırı büyük bir sayı olmazı. Formülü düzenleyip, kütleden enerji elde etmek isteyecek olsanız elde ediyorsunuz. Yani elinizdeki enerji ne kadar büyük olsa da absürt bir sayıya bölünerek pratik olarak sıfıra iniyor.

Ama doğru şartlarda enerji pekâlâ maddeye dönüşebiliyor: Örneğin özellikle de yüksek enerji fiziğinde, enerjinin madde parçacıklarına dönüştüğünü gözleyebiliyoruz. Bu, genellikle yüksek enerjili çarpışmaların meydana geldiği parçacık hızlandırıcılarında gerçekleşiyor. Örneğin, parçacıklar yüksek hızlarda çarpıştığında, çarpışmanın kinetik enerjisi kütleye dönüştürülerek yeni parçacıklar yaratılabiliyor.

Sadece bu da değil: Enerjiden maddeye dönüşümün yaygın bir örneği parçacık çiftlerinin üretimi. Yeterli enerjiye sahip bir foton, çekirdek gibi ağır bir parçacıkla etkileşime girdiğinde, sahip olduğu enerji, elektron gibi madde ile pozitron gibi bir antimadde çiftine dönüşebiliyor. Bu olduğunda orijinal foton yok oluyor ve taşıdığı enerji, elektron ve pozitronun kütlesine ve kinetik enerjisine dönüşüyor.

Keza Evren'in ilk zamanlarında var olan ekstrem koşullar da madde ve enerji arasında rahat rahat ve bol miktarda dönüşüm olacak şekildeydi. Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra Evren, son derece sıcak ve yoğundu, bu da enerji ve çeşitli madde parçacıkları arasında sürekli bir dönüşüme izin veriyordu. Bu sırada enerji kütleye dönüştü.

Yani bu olası ve sürekli de bir yerlerde oluyor; ama bunları kolay kolay gözlemek pek olası değil. Doğru şartlar sağlandığındaysa gözlemek oldukça kolay.