وبگاه نجوم کرمچاله

برای هر ذره‌ای در جهان، نظیری به نام ضد ذره وجود دارد که از هر نظر ( که تا کنون امکان بررسی آن وجود داشته) به غیر از بار الکتریکی، کاملا به آن شبیه می باشد که از ترکیب این ضد ذرات، ضد ماده (Antimatter)‏ بوجود خواهد آمد. بعبارت دیگر در ضد ماده، برعکس ماده، بار هسته منفی و بار ذرات مداری که دور هسته در حرکتند، مثبت است.

نخستین بار در سال 1928 پاول دیراک، فیزیکدان انگلیسی، هنگام حل معادله‌ای درباره ذرات به جوابی رسید که وجود چنین موادی را پیش‌بینی می‌کرد. او هنگام محاسبات خود با معادله‌هایی برخورد کرد که تنها برای یک الکترون با بار منفی و یک الکترون با بار مثبت صدق می‌کرد و لذا برای اولین بار وجود ضد ذره‌ها را پیش‌بینی کرد.
بعدها، در سال 1932، پیش بینی‌های او با آزمایشات تجربی فیزیکدان آمریکایی، کارل آندرسن، به اثبات رسید.
در دنیای ضد ماده، نظیر الکترون، پوزیترون و نظیر پروتون، آنتي پروتون نام دارد. پوزیترون حامل بار مثبت است در حالی که بار الکترون منفی است. (البته نباید پوزیترون را با ذره باردار مثبت دیگر، یعنی پروتون، اشتباه گرفت. پروتون تقریباً 2000 بار سنگین تر از الکترون است. به علاوه پروتون دارای زیر ساختارهایی است به نام کوارک. در حالیکه، پوزیترون هم جرم الکترون است و تا آنجا که می‌دانیم پوزیترون و الکترون هیچ کدام دارای زیر ساختار نیستند.) 
ماده و ضد ماذه نمي توانند يكديگر را تحمل نمايند مثلا هر گاه يك الكترون با يك ضد الكترون (پوزیترون) برخورد كند هر دو متقابلاً يكديگر را منهدم ميكنند و به انرژي يا به عبارت دقيق تر به دو ذره تشعشعي بدون جرم يا به 2كوانت تبديل مي شوند .
البته عكس اين فرآيند نيز امكان پذير است به اين معني كه دوكوانت مي توانند با يكديگر يك زوج الكتروني - پوزيتروني به وجود آورند .فرآيند اول را فرو پاشي پرتوي و فرايند دوم را جفت سازي مي نامند. این تصویر خوبی از تبدیل جرم و انرژی به یکدیگر و بیان فرمول معروف انیشتین است.

                                                                               ضد ماده - Antimatter

 پاد ذرات از برخورد شدید ذرات دیگر در سرعتهای بسیار بالا بوجود می‌آیند. دانشمندان به کمک شتابدهنده‌ها موفق شده اند برای زمان بسیار کوتاه ضد ماده را تولید کنند. ضد ماده به دلیل خاصیت الکتریکی متفاوتی که با ماده دارد نمی‌تواند پایدار باشد. زیرا به محض آنکه ضد‌ ماده در مجاورت ماده معمولی قرار بگیرد، با آن واکنش نشان می‌دهد و تبدیل به انرژی می‌شود. 
معمولا هنگامی كه پاد ذره ها ايجاد مي شوند، انرژی زيادی دارند. به همين دلیل، آنها را در تونل هايی دايره ای به حركت درمي آورند. در بدو حركت اين پادذره ها در هر ثانيه يك ميليون دور در تونل حركت مي كنند اما با كمك ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسی سرعت آنها را كاهش می دهند و هنگامی كه ضد ذره ها از حركت باز ايستادند آنها را حفظ می كنند تا با ضد ذره های ديگر تركيب كنند و آنتی اتم به دست آورند.
مرکز اروپایی تحقیقات فیزیک ذرات، سرن، یکی از مهم‌ترین و اثر گذارترین مراکز علمی در جهان است. این مرکز با به کار انداختن شتاب‌دهنده عظیم خود به نام LHC که زیر زمین و در مرز ۲ کشور فرانسه و سوئیس قرار دارد در زمینه فیزیک ذرات و کیهان‌شناسی اقدامات قابل توجهی انجام داده است.
در سال 2002 محققان آزمایشگاه سرن موفق به تولید ضد هیدروژن شدند. اما رفتارهای تکاپویی آنها به گونه ای بود که مطالعه بر روی آنها را غیر ممکن می کرد. این به آن دلیل بود که به محض برخورد اتمهای ضد ماده با جسمی دیگر، یا حتی دیواره اتاقکی که در آن به وجود آمده بودند این اتمها ناپدید می شدند.
اما در تحقیقات جدید، دانشمندان موفق به توليد انبوه ضد ماده در آزمايشگاه شده اند. آنها با استفاده از دستگاه شتاب دهنده توانستند بيش از 50 هزار اتم ضدهيدروژن توليد کنند. اين گام مهمی است که به مطالعه دقيق خواص ضد ماده و حل يکی از بزرگ ترين معماهای جهان کمک خواهد کرد.

                                     ضدماده برای بیش از 15 دقیقه توسط دانشمندان آزمایشگاه سرن به دام افتاده است

اصول نظري ساخت ضد ماده بسيار ساده است اما در عمل تجهيزات لازم، بسيار پيشرفته و البته گران هستند. محققان گروه ATHENA در سرن مي توانند در هر ثانيه 100 اتم آنتي هيدروژن بسازند. با اين سرعت، ساخت يك گرم آنتي هيدروژن چندين ميليارد سال به طول مي انجامد و اين زمان بيشتر از عمر جهان است. 
با بهای تخمینی ۲۵ میلیارد دلار برای هر گرم پوزیترون و ۶۲٫۵ تریلیون دلار برای هر گرم پادهیدروژن، گفته می‌شود که پادماده پرهزینه‌ترین مادهٔ موجود می‌باشد.
کیهان‌شناسان معتقدند هنگام آغاز کیهان و در جریان رویداد انفجار بزرگ (Big Bang) مقادیر ماده و ضد ماده همزمان ایجاد شدند بنابراين مي بايست طي اولين چند ميلي ثانيه عمر جهان، پس از انفجار بزرگ اين دو نوع ذره به هم مي رسيدند و همديگر را نابود مي كردند. اما چرا چنين نشده است؟ شاید این سوال با برملا شدن تمام رازهای این ماده مرموز عالم پاسخ داده شود. در حال حاضر دانشمندان بر این فرضند که در آغاز پيدايش جهان مقدار ماده اندكي بيشتر از ضدماده بوده است. لذا موقع برخورد اين دو نوع ذره، تمام ضدماده نابود شده است و ماده باقي مانده تبدیل به سنگ بنای عالم شده است.
در برخورد ماده و پاد ماده، انرژی عطیمی ایجاد خواهد شد که بیشتر به صورت امواج الکترومغناطیسی و پرتو گاما صورت می‌پذیرد و نسبت به فرایندهای دیگر با مقدار ماده برابر، این فرایند بیشتر از همه آنها (فرایندهای شیمیایی یا هسته‌ای) انرژی تولید می‌کند.
اگر انسان مي توانست نيروگاهها و يا فضاپيماهايي بسازد كه در آنها به طور كنترل شده اي ماده و ضد ماده به انرژي تبديل ميگرديد، اين فضاپيماها، بيشتر از فضاپيماهای فعلي كارآيي داشتند. یک فضاپیمای مجهز به موتور ماده - پاد ماده در کسری از مدت زمانی که امروزه یک فضاپیمای مجهز به موتور هیدروژن مایع لازم دارد تا به ستارگان همسایه خورشید برسد، ما را به آن سوی مرزهای منظومه شمسی خواهد برد.  درهر صورت ضد ماده مورد نياز برای انجام اين كار در دردسترس نيست زيرا كه زمين و منظومه شمسی از ماده معمولی تشكيل شده اند.
یک فیزیکدان، به نام بوریس کیسر، می‌گوید اگر شما بتوانید یک‌چهارم گرم ضد ماده تولید و انبار کنید، واکنش آن با ماده معمولی می‌تواند انفجاری به قدرت ۵ هزار تن تی‌ان‌تی ایجاد کند که همه چیز را در شعاعی بزرگ تبدیل به خاکستر خواهد کرد. اما مشکل کوچکی وجود دارد. با کمک فناوری امروزین برای تولید این مقدار ضد ماده چند میلیارد سال زمان نیاز دارید. 
در عین حال امکان ذخیره ضد ماده از نظر علمی هنوز امکان‌پذیر نیست. ایده استفاده از خلا برای نگهداری آن هم چندان کارایی ندارد، چرا که حتی بهترین خلا قابل دستیابی در زمین با خلا کامل بسیار فاصله داشته و مملو از ذرات ماده است. 
امکان کنترل انرژی حاصل از برخورد ماده و ضد ماده نیز موضوعی است که هنوز فراسوی مرزهای دانش قرار دارد. 
با این حال، اين امكان هم وجود دارد كه جهان های ديگری وجود داشته باشند كه ما قادر به ديدن آنها نباشيم و در آنجا برتري با ضد ماده باشد.

                                                                                      ابر ضد ماده    

در سال 1978، تجهيزات رديابي پرتوهاي گاما كه با استفاده از بالون به آسمان فرستاده شدند يك نوع پرتو گاما را ردگيري كردند كه از فضا منشا مي گرفت. بنظر مي رسيد كه برخورد الكترونها با پوزيترونها باعث انتشار اين پرتو مي شد.
ظاهرا اين پرتوهای گاما از يك ابر ضد ماده كه حدود صد هزار سال نوری پهنا داشته و هسته كهكشان راه شيری را احاطه كرده بود منتشر می شده است. اين ابر غول آسا با پرتوهای گاما و انرژی صد هزار برابرخورشيد مي درخشد. 
اينكه دقيقا چه عاملي باعث ايجاد ضد ماده مي شد براي چندين دهه يك راز باقي مانده بود. 
يك گروه تحقيقاتي بين المللي با چهار سال مطالعه داده هاي ماهواره بين المللي آزمايشگاه اخترفيزيك پرتو گاما از آژانس فضائي اروپا پيشنهاد مي كنند كه اين پوزيترونها اساسا از ستاره هائي كه توسط سياهچاله ها بلعيده مي شوند و همچنين ستاره هاي نوتروني توليد مي شوند.
بر اساس محاسبه پژوهشگران يك ستاره نسبتا عادي كه توسط سياهچاله يا ستاره نوتروني متلاشي مي شود قادر است41^10×1 پوزيترون در ثانيه توليد كند.

کاربرد علمی
امروزه ضد ذرات در پزشکی کاربرد زیادی دارند. برای مثال برای درمان برخی سرطانها از تابش پوزیترون (pet) استفاده می شود. زیرا پرتوی گامای ایجاد شده توسط آن دارای برد بیشتری نسبت به روشهای دیگر الکترون است و میتواند به تمام سلولهای سرطانی نفوذ کند. همچنین برای بررسی فعالیت های مغزی از پاد ماده استفاده شده است.

                             کانال تلگرام:  Uoniverse@

                    ربات کانال تلگرام:  Uoniversebot@