Antimadde nedir? DARPA ve ABD Hava Kuvvetleri neden ciddiye alıyor?

Antimadde nedir, kurgu mu gerçek mi?

Antimadde çoğu insanın zihninde bilimkurgu filmleriyle anılsa da aslında doğrudan gözlenmiş, üretilmiş ve hatta hastanelerde kullanımı olan fiziksel bir gerçektir. Maddenin ters ikizi olarak tanımlanabilecek antimadde, doğadaki temel parçacıkların zıt yüklü karşılıklarından oluşur.

 “En basit haliyle, antimadde maddenin ters ikizidir: elektronun antimadde karşılığı pozitron, negatif yük yerine pozitif yüke sahiptir; protonun antimadde karşılığı antiproton negatif yüklüdür.”

Peki evrende neden antimadde yok?

Evrenin doğuşunu açıklayan “Büyük Patlama” kuramı, ilk anda madde ile antimaddenin eşit miktarda oluştuğunu öne sürer. Ancak bugünkü gözlemlerimize göre evren büyük oranda sadece maddeden oluşuyor. Bu büyük dengesizlik, yani “asimetri”, kozmolojinin çözmeye çalıştığı en temel bilmecelerden biri.

 “Büyük Patlama teorisine göre madde ile antimadde neredeyse eşit miktarda üretilmeliydi. […] Gözlemlerimiz tüm evrenin büyük oranda maddeden oluştuğunu gösteriyor. […] Bu ‘asimetrinin’ sebebi fizikçilerin hâlâ çözmeye çalıştığı en büyük kozmolojik gizemlerden biri.”

Savaş mı, enerji mi? Antimadde neye dönüşebilir?

Madde ile antimaddenin yok oluşu, gram başına devasa enerji açığa çıkarabilir. Bu, teorik olarak bir silah ya da uzay yolculuğu için muazzam bir yakıt anlamına gelir.

“Einstein’ın meşhur E=mc² formülü gereği, gram başına petawatt seviyesinde güç üretebilirsiniz. Teoride bir gram antimadde ile Hiroşima bombasından kat kat büyük bir patlama yaratabilirsiniz.”

Ancak antimadde üretimi hem çok maliyetli hem de saklaması imkânsıza yakın derecede zordur. Birkaç mikrogram üretmek bile dev hızlandırıcılar ve özel manyetik alanlar gerektiriyor. Yine de ABD savunma birimleri, antimaddeyle tetiklenen mikro-nükleer sistemler üzerinde teorik çalışmaları ciddiye alıyor.

Bugünün teknolojisinde antimadde nerede?

Kulağa uzak bir gelecek gibi gelse de antimadde aslında tıpta ve fizik araştırmalarında şimdiden kullanılıyor. PET taramaları, pozitronların gama ışınlarını kullanarak vücut içindeki tümörleri yüksek doğrulukla saptıyor. Parçacık çarpışmalarında ise temel fizik yasaları test ediliyor.

 “Tıpta PET (Pozitron Emisyon Tomografisi) taramaları pozitronların ürettiği gama ışınlarını yakalayarak tümörleri saptamada altın standart görüntüleme yöntemlerinden biri.”

Uzay yolculuğunun geleceği antimaddeye mi bağlı?

En büyük umut ise gelecekte antimadde ile çalışan uzay motorlarının geliştirilmesi. Işık hızına yakın hızlarda seyahat edebilme ihtimali, antimadde ile yakıt ısıtmalı füzyon motorları veya direkt yok oluşa dayalı foton roketleriyle mümkün olabilir.

　 “Antimadde-yakıtlı motorlar […] teoride ışık hızına yakın hızlarda yolculuğu mümkün kılabilir. […] Antimadde tahrikli gemiler yıldızlararası keşif için en gerçekçi seçeneklerden biri olabilir.”

Ancak bu senaryo için gereken antimadde miktarı ve onu uzayda üretme henüz fikir aşamasında. Yine de NASA ve ESA bu konuda araştırmalar yapmayı sürdürüyor.

Ne kadar somut ve deneysel olarak gözlenebilir olsa da evrende neden antimaddenin neredeyse yok olduğu hâlâ açıklanabilmiş değil. Üstelik bu boşluk, bilim için sadece bir sorun değil; aynı zamanda bir fırsat.

　 “İnsanlığın antimaddeye dair bilgisi ilerledikçe, belki bir gün antimadde ile ışık hızına yakın yolculuklar yapacak, yıldızlara ulaşacağız. Ya da en azından, evrenin neden böyle olduğunu daha iyi anlayacağız.”