Bilim insanları, antimaddenin, yer çekimi karşısında madde gibi davrandığını tespit etti

28 Eylül 2023

Evrenin oluştuğu Büyük Patlama sırasında madde kadar olan ancak sonra “kayıplara karışan” karşıt maddenin (antimadde), yer çekimi karşısında madde gibi hareket ettiği belirlendi.

Bu, fizikçilerin uzun süredir merak ettiği bir sorunun cevabı olabilir: Evren neden maddeden oluşuyor? Antimadde, maddenin aynı kütleye sahip ancak zıt yüklü parçacıklardan oluşan karşıtıdır. Teoriye göre, Büyük Patlamada eşit miktarda madde ve antimadde üretildi. Ancak bu iki tür parçacık bir araya geldiğinde birbirini yok ederek saf enerjiye dönüşür. Bu durumda, evrenin ışıktan başka bir şey içermemesi gerekirdi. Oysa evren, maddeden oluşan gezegenler, yıldızlar ve galaksilerle dolu. Peki antimadde nereye gitti?

Bazı fizikçiler, antimaddenin yer çekimine farklı şekilde tepki verdiğini ve bu yüzden evrenden ayrıldığını düşünüyordu. Bu hipoteze göre, antimadde yukarı doğru hareket ederken, madde aşağı doğru hareket ediyordu. Böylece iki tür parçacık birbirinden uzaklaşıyor ve yok olmuyordu. Ancak bu hipotez, deneylerle test edilmemişti.

İsviçre’deki Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nde (CERN) çalışan bir grup bilim insanı, bu hipotezi test etmek için bir dizi deney yaptı. Deneylerde, antihidrojen atomları kullanıldı. Antihidrojen, bir antiproton ve bir pozitrondan oluşan antimaddenin en basit atomudur. Antiproton, protonun zıt yüklü karşıtıdır; pozitron ise elektronun zıt yüklü karşıtıdır.

Bilim insanları, antihidrojen atomlarını özel bir cihazda üretip sakladılar. Bu cihaz, güçlü manyetik alanlar kullanarak antihidrojen atomlarını hapsediyor ve onların normal maddeden etkilenmesini engelliyordu. Daha sonra cihazın manyetik alanını kapatıp antihidrojen atomlarının serbest kalmasını sağladılar. Serbest kalan antihidrojen atomlarının yer çekimi altında nasıl hareket ettiğini ölçtüler.

Deney sonucunda, antihidrojen atomlarının yer çekimi altında aşağı doğru düştükleri görüldü. Yani antimadde, yer çekimine madde gibi tepki veriyordu. Bu sonuç, antimaddenin yer çekimi nedeniyle evrenden ayrıldığı hipotezini çürütüyor. Ayrıca, Einstein’ın genel görelilik kuramının da geçerliliğini destekliyor. Çünkü bu kurama göre, yer çekimi kütleye bağlıdır ve yük ile ilgisi yoktur.

Bilim insanları, deneylerinin sonuçlarını Nature Physics dergisinde yayımladılar. Ancak bu sonuçların kesin olduğunu söylemek için daha fazla deneye ihtiyaç olduğunu belirttiler. Çünkü antihidrojen atomlarının sayısı çok azdı ve ölçüm hataları olabilirdi. Bu nedenle, daha fazla antihidrojen atomu üretip daha hassas ölçümler yapmak istiyorlar.

Bu araştırma, evrenin en büyük gizemlerinden birine ışık tutuyor. Antimaddenin evrendeki akıbeti hala bilinmiyor. Ancak bu deneyler, antimaddenin yer çekimi ile ilgili bir ipucu veriyor. Belki de antimadde, evrenin başka bir yerinde saklanıyor veya başka bir boyuta geçti. Bu soruların cevabını bulmak için daha fazla araştırma yapmak gerekiyor.

NHY