Madde-Antimadde Asimetrisi: Neredeyse Tamamen Maddeden Oluşan Evrenimizde, Antimadde Nereye Kaybolmuş Olabilir?

Madde-Antimadde Asimetrisi: Neredeyse Tamamen Maddeden Oluşan Evrenimizde, Antimadde Nereye Kaybolmuş Olabilir? Pixabay
Çağrı Mert Bakırcı Editör Çağrı Mert Bakırcı
8 dakika
2,117 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat

Evrenimizin başlangıcı olan büyük patlamanın hemen ardından geçen ilk anlarda, günümüzdeki maddelerin oluşmasını sağlayan parçacıklar ve antiparçacıklar oluşmaya başladı. Parçacık ve antiparçacıklar, birbirlerinin tam zıttı olan ve yaşamımızda dokunduğumuz, hissettiğimiz, gördüğümüz her şeyin sorumlusu olan temel taneciklerdir. Bu temel taneciklerin çiftler halinde ve eşit şekilde oluşması gerekiyordu. Fakat günümüzde gördüğümüz ve göremediğimiz neredeyse her şey maddeden oluşur. Gezegenler maddedir, bilgisayarlarımız maddedir, virüsler maddedir... Görünen o ki, evrenimizde çoğunlukla madde bulunuyor; antimadde sayısı maddeye kıyasla oldukça az. İşte bu duruma madde-antimadde asimetrisi deniyor. Peki, maddeleri oluşturan, parçacıkların çiftleri olan antiparçacıklar yani antimaddeler nerede? Bu soru, fizik biliminin günümüzde karşılaştığı en önemli sorularından bir tanesi.

Antiparçacıklar ile ilgili daha detaylı bir yazıyı buradan okuyabilirsiniz; ama hatırlamak için burada hızlıca bir göz atalım. Antiparçacıklar, parçacıklara göre zıt elektrik yük taşıyan taneciklerdir. Yani:

  • Parçacık olan proton pozitif yüklüdür; antiparçacık olan antiproton negatif yüklüdür.
  • Parçacık olan nötron nötrdür; antiparçacık olan antinötron da nötr yüklü (her ne kadar iki taneciğin de elektrik yükü aynı olsa da, antinötronun manyetik momenti nötrona göre zıt yönlüdür).
  • Parçacık olan elektron negatif yüklüdür; antiparçacık olan pozitron pozitif yüklüdür.

Madde ve antimadde, Büyük Patlama'dan beri çiftler halinde oluşmuştur. Büyük Patlama'nın ilk anlarında Evren, madde-antimadde çiftleri ile doluydu. Bu zıt çiftler birbirleriyle temas ettikleri anda yok olurlar. Yok olan çiftler, arkalarında saf enerji bırakırlar. Eğer madde ve antimadde aynı anda oluşup, aynı anda yok olduysa Evren'imizde saf enerjiden başka hiçbir şey olmaması gerekirdi. Ancak bu Evren içinde evrimleşen bilinçler olarak görebildiğimiz üzere; bu yok olma evresinde çok az miktarda madde, antimaddeden kaçmayı başardı: Her 1 milyar madde-antimadde çifti için sadece 1 adet madde atomu... Kaçmayı başaran bu maddeler sayesinde bugün var olabiliyorsunuz ve bu yazıyı okuyabiliyorsunuz.

Reklamı Kapat

Aslında Evren'imizde sınırlı sayıda madde veya antimadde yoktur; günümüz teknolojisi sayesinde antimadde üretimi yapılabilmektedir (her ne kadar bu, şu anda oldukça pahalı bir işlem olsa da). Örneğin deneysel amaçla CERN'de antimadde üretimi yapılabilmektedir. Ancak antimaddelerin üretimi deneysel amaçlarla da sınırlı değildir; örneğin vücudumuzdaki metabolik işlemleri görüntüleme amacıyla kullanılan PET tarayıcıları, görüntülemeyi yaparken antimadde üretimine başvurmaktadır.

Peki günümüzde antimadde sadece insan eliyle mi üretilebilir? Hayır, bu duruma örnek olarak bir kuark ve bir antikuarktan oluşan mezonları gösterebiliriz. Nötr mezonlar; kendiliğinden maddeden antimaddeye veya antimaddeden maddeye dönüşebilmektedir. Yani Evren'de kendiliğinden antimadde üretimi gerçekleşebilmektedir!

Her ne kadar bu dönüşüm yoluyla üretim süreci %50 ihtimale sahipmiş gibi görünse de Fermilab'da yapılan çalışmalar durumun öyle olmadığını göstermektedir: Nötr mezonlar, antimaddeye dönüşmektense, her nedense maddeye dönüşmeyi "tercih ediyor". Burada çözülmesi gereken asıl sorulardan biri, mezonların neden bu davranışı gösterdiğidir. Eğer mezonların bu davranışını açıklayabilirsek, madde-antimadde asimetrisinin sebebini bulmaya yaklaşabiliriz; hatta kim bilir, belki bu sırrı tamamen çözebiliriz bile!

Elektron ve pozitronların bir nötron yıldızı etrafında etkileşimini görselleştirmiş bir simülasyon görüntüsü.
Elektron ve pozitronların bir nötron yıldızı etrafında etkileşimini görselleştirmiş bir simülasyon görüntüsü.
SPACE.com

Sakharov Koşulları: Asimetriyi Oluşturan Koşullar

Nobel Barış Ödülü'nün sahibi ve Sovyet Atom Bombası Projesi'nin başındaki isimlerden biri olan Rus nükleer fizikçi Andrey Sakharov, asimetrinin oluşabilmesi için aynı anda mevcut olması gereken üç koşulun bulunduğunu öne sürmüştür. Bu koşullar:

  • Baryon sayısının ihlali,
  • CP Simetrisinin ihlali,
  • Etkileşimlerin termal dengesizlikte gerçekleşmesidir.

Şimdi gelen bu koşulların ne demek olduklarına biraz daha yakından bakalım.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Baryon Sayısının İhlali

Baryonlar, ağır atom altı parçacıklardır; örneğin, proton ve nötronlar baryon sınıfına girer. Baryon sayısı, atom altı parçacıkları nitelendiren bir kuantum sayısını ifade eder. Tıpkı izole bir sistemde enerjinin korunabileceği gibi baryon sayısı da korunan bir büyüklüktür. Yani, parçacık etkileşimlerinin başlangıcında ve etkileşim sonucunda toplam baryon sayısı aynı kalmalıdır. Sakharov'a göre asimetrinin oluşabilmesi için aşılması gereken ilk bariyer, baryon sayısının korunumudur. Ancak, deneysel olarak baryon sayısının korunumu henüz bozulamamıştır.

CP Simetrisinin İhlali

CP ihlalinin ne olduğunu anlamak için öncelikle C'nin ve P'nin ne anlama geldiğine bakmamız gerekir. C, "yük birleşimi" anlamına gelen "charge conjugation" olgusunu temsil eder. Yük birleşimi; atom altı parçacıkları içeren denklemlerde, parçacıkları antiparçacıklara (veya tam tersi yönde) değiştiren bir işlemdir. Örneğin, elektronu pozitron ile nötronu ise antinötron ile değiştirir.

P ise "parity", yani "eşlik" anlamına gelir. Temel matematikte sıklıkla karşılaştığımız kartezyen koordinat sistemini düşünelim (x,y,z). Bu sistemin elemanlarını, başlangıç noktasına göre simetrik olarak değiştirdiğimiz zaman (-x,-y,-z) sistemde bir değişiklik olmuyorsa bu sisteme simetrik veya "eş" diyebiliriz.

Peki bunların önemi nedir? Bu simetriler, 1957 yılına kadar hiçbir şekilde ihlal edilemez kabul ediliyordu. Ancak deneysel çalışmalar sonucunda görüldü ki hem yük birleşimi (C) hem de eşlik (P) birbirlerinden bağımsız olarak (farklı durumlarda) ihlal edilebiliyor. Yani her parçacık C veya P simetrisine uymak zorunda değildir. Öyle ki, bu durum Chien-Shiun Wu tarafından deneysel olarak ispat edildi ve kendisi bu çalışmasıyla Wolf Ödülü'nü kazandı.

Reklamı Kapat

C ve P simetrilerinin ayrı ayrı ihlal edilebileceği kanıtlandıktan sonra; bu iki kavramı ayrı ayrı ele almak yerine bir bütün olarak ele alarak yeni bir simetri oluşturma fikri geliştirildi: CP Simetrisi. Günümüzde yapılan deneysel çalışmalara rağmen CP simetrisi hiçbir şekilde ihlal edilemedi. Yani hem yük birleşimi hem de eşlik aynı anda, aynı sistem için ihlal edilemiyor.

Etkileşimlerin Termal Dengesizlikte Gerçekleşmesi

Birbirlerini tek bir duvarın ayırdığı ve farklı sıcaklılarda olan iki kapalı oda (kapalı olması dışarıdan sıcaklığa bir müdahale olmayacağı anlamına gelir) düşünelim. Bu duvar aracılığıyla sıcaklığı yüksek olan odadan soğuk olan odaya ısı geçişi olur. Bu ısı geçişi sonucunda odaların sıcaklıkları eşit hale gelir ve termal denge sağlanmış olur. Bu şekilde birazdan bahsedeceğimiz termal dengeyi örneklendirebiliriz, sıcaklıkları farklı iki sistemin eşit sıcaklığa gelmesi ve yeni sıcaklıkların korunması. Peki, termal dengenin madde asimetrisi ile olan ilgisi ne?

Aslında, termal denge ve CP Simetrisi birbiri ile doğrudan ilişkili iki kavram. Baryonların ortalama enerjisini hesaplayan matematiksel formül, işlem yapılan sistemde (Evren'imiz) CP Simetrisinin geçerli olduğunu kabul ederek işlem yapıyor. Yani, termal dengesizlik ancak CP Simetrisi'nin ihlali olursa oluşabiliyor. Eğer CP Simetrisi ihlal edilmemişse termal denge de bozulmuyor. Bu bahsettiğimiz durum, termal dengenin asimetri ile olan birinci ilişkisidir

İkinci ilişki ise şöyle açıklanabilir: Büyük Patlama'dan sonraki ilk anlarda evrenin genişleme hızı, madde-antimadde çiftlerinin etkileşim hızından daha yüksek bir hıza ulaştıysa, parçacıklar termal dengeyi yakalayamamış olabilir.

Reklamı Kapat

Büyük Patlama'dan hemen sonra bu üç koşulun da aynı anda gerçekleştiğini varsayarsak; termal dengeyi yakalayamayan madde-antimadde çiftlerinin birbirlerini yok etme dengesi bozulmuş ve çoğunlukla parçacık oluşumuna yönelik bir asimetri ortaya çıkmış olabilir. Her ne kadar bu koşullar oldukça detaylı ve tutarlı görünen koşullar olsa da, sonuçta Sakharov'un koşulları antimaddelerin evrenimizde bu kadar az sayıda bulunmasını açıklamaya yetmiyor.

Bu asimetriye yönelik başka fikirler veya açıklamalar yok mu? Var, gelin onlara bakalım.

Evren'de Henüz Keşfedemediğimiz Antimadde Olabilir mi?

Madde-antimadde asimetrisine yönelik yapılmaya çalışılan açıklamalardan birisi bu yöndedir. Yani, evrenimizin farklı parçacık yoğunluklarına sahip bölgeleri olabilir. Örneğin, Büyük Patlama sırasında maddeler (çoğunlukla) bizim görebildiğimiz (ve içinde olduğumuz) galaksilerin bulunduğu bölgelere yayılmış olabilir ve henüz keşfedemediğimiz veya görüntüleyemediğimiz bölgelerde ise antimadde ağırlıklı bölgeler, galaksiler bulunuyor olabilir. Fakat bu fikri destekleyecek herhangi bir çalışma bulunmadığından madde-antimadde asimetrisinin sebebini bu şekilde açıklayamıyoruz.

CP Simetrisine uygun evren modeli.
CP Simetrisine uygun evren modeli.
Görsel, Wikipedia'dan alınmış, Ali Mert TURAÇLAR tarafından düzenlenmiştir.

Antimadde Varsa Neden Antievren Olmasın?

Teorik fizik alanında Dünya'nın önde gelen kuruluşlarından olan Perimeter Institute for Theoretical Physics kurumu da böyle düşünmüş olsa gerek... Enstitü'nün yayınladığı makaleye göre, Evren'imizde CP Simetrisi asla bozulamaz. Çünkü evrenimizin kendisi, CP Simetrisinin bir görüntüsü! Yani Büyük Patlama ile oluşan Evren'imiz, Büyük Patlama'dan önce bulunan evrenin bir simetri görüntüsü... Böylelikle iki evren, tıpkı madde-antimadde çiftinin oluşturduğu gibi evren-antievren çifti oluşturuyor. Evren'imiz zamanda ileriye doğru giderken, bize göre simetrik olan CP Simetrik evreni zamanda ters olarak ilerliyor; bizim evrenimiz çoğunlukla maddeden oluşurken, simetrik evrenimiz çoğunlukla antimaddeden oluşuyor.

Makale içerisinde bu görüşleri destekleyecek verileri bir araya getiren Enstitü, henüz test edilmemiş fakat gelecekte test edilebilecek hipotezler de ileri sürmektedir. Ancak bu yayın, henüz fizik camiasında genelgeçer olarak kabul edilmiş bir görüş değil ve madde-antimadde asimetrisinin kesin sebebini belirtmiyor, belirttiği kabul edilmiyor.

Sonuç

Toparlayacak olursak, her ne kadar konuyla ilgili oldukça fazla teorik ve deneysel çalışma olsa da; madde-antimadde asimetrisi fizik biliminin henüz yanıtlanamamış en önemli sorularından birisi ve uzun süre de böyle kalacak gibi görünüyor.

Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Merak Uyandırıcı! 12
  • Bilim Budur! 6
  • İnanılmaz 5
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 3
  • Muhteşem! 0
  • Tebrikler! 0
  • Güldürdü 0
  • Umut Verici! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 07/12/2021 18:41:29 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/10269

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Size Özel
İçerikler
Instagram
Renk
Uzay
Modern
Dinozorlar
Dna
Duygu
Kuyrukluyıldız
Ara Geçiş Türleri
Sahtebilim
Bilişsel
Değişim
Doğa Olayları
Felsefe
Allah
Eşcinsellik
Sars
Korku
Böcek
Eşeyli Üreme
Bağışıklık
Olasılık
Meyve
Kuşlar
Eczacılık
Köpekgil
Daha Fazla İçerik Göster
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim Gönder
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Sizi Takip Ediyor

Devamını Oku
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın

Önizleme
Görseli Kaydet
Sıfırla
Vazgeç
Bu Eseri Neden Tavsiye Ediyorsun?
Aşağıdaki kutuya, isimli neden tavsiye ettiğini girebilirsin. Ne kadar detaylı ve kapsamlı bir analiz yaparsan, bu eseri [OKUMAK/İZLEMEK] isteyenleri o kadar doğru ve fazla bilgilendirmiş olacaksın. Tavsiyenin faydalı bulunması halinde Evrim Ağacı kullanıcılarından daha fazla UP kazanman [UP bilgi linki] mümkün olacak. Tavsiyenin sadece negatif içerikte olamayacağını, eğer bu sistemi kullanıyorsan tavsiye ettiğin içeriğin pozitif taraflarından bahsetmek zorunda olduğunu lütfen unutma. Yapıcı eleştiri hakkında daha fazla bilgi almak için burayı okuyabilirsin.
Tavsiye Et