DidUKnow : Anti Matter : 3

ما لا تعرفه عن المادة المضادة  -  الجزء الثالث

نعود اليوم لنستكمل سلسلة مواضيع المادة المضادة التي كنا قد بدأناها . ولأننا لم نتحدث في هذا الموضوع منذ فترة كبيرة نسبياً سأقوم بتلخيص ما ذكرناه في الحلقات الماضية لننعش ذاكرتنا.

قُمنا في البداية بالتأكيد على أننا وكل ما حولنا في هذا الكون من كائنات حية أو جماد نتكون من المادة، وهذه المادة تتكون من الذرات التي تتكون بدورها من إلكترونات سالبة الشحنة تدور حول نواة تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة، وهي أحد الحقائق العلمية التي ينشأ عليها الكون الذي نعرفه. ولكن الإثارة بدأت حين فاجأ الفيزيائي باول ديراك العالَم في العام 1928 حين قام بتعديل نظرية أينشتاين ليكتشف أن المعادلات تقول أنه يفترض وجود مادة تحمل نفس خواص المادة العادية ولكن بشحنات معكوسة، بمعنى أنها تتكون من ذرات مضادة تتكون من إلكترونات “موجبة” أطلقوا عليها اسم بوزيترونات، و بروتونات سالبة، ولذا أطلق العلماء على هذه المادة اسم المادة المضادة.

ولكن المشكلة أن العلماء لم يجدوا حينها أي أثر لهذه المادة المضادة في الطبيعة، على الرغم من أن حساباتهم تقول أن الانفجار الكبير الذي نشأ منه الكون أطلق كميات متساوية من المادة والمادة المضادة!

ولذا بات سر اختفاء المادة المضادة لغزاً يحير العلماء، حتى وجدوا الحل.. إذا كنا لا نستطيع أن نجد المادة المضادة في الطبيعة لماذا لا نصنعها في المختبر؟ وهو ما استطاع العلماء القيام به بالفعل في العام 1954 حين استطاعوا استخدام مسرع البيفاترون في معمل لورانس بيركلي الوطني في كاليفورنيا حيث رصدوا آثار اصطدام البروتون بالبروتون المضاد، وهو ما كون أول دليل محسوس على وجود المادة المضادة.

 

الذرة المضادة

على الرغم من صعوبة تحطيم الذرات لإنتاج البروتونات المضادة كما شاهدنا في الجزء السابق، إلا أننا أمام مهمة أصعب بكثير هذه المرة حيث أراد العلماء أن يأخذوا خطوة للأمام بإنتاج ذرة مضادة!! ولكن كيف ذلك؟

لإنتاج ذرة مضادة لنبحث عن أصغر أنواع الذرات، وهي ذرة الهيدروجين التي تتكون من بروتون واحد وإلكترون واحد فقط. ولكن المشكلة أننا نتحدث عن مادة مضادة، أي أننا نريد إنتاج بروتون مضاد ثم إنتاج إلكترون مضاد ثم دمجهما معاً ليشكلوا ذرة المادة المضادة!!

صحيح أن العلماء استطاعوا إنتاج بروتون مضاد في العام 1955 ولكن كان علينا الانتظار أربعة عقود حتى نمتلك التكنولوجيا التي تمكننا من إنتاج ذرة كاملة مضادة، وهو ما استطاع علماء سيرن القيام به في العام 1995 من خلال إطلاق وتسريع بروتونات مضادة مع ذرات مادة الزينون لما يقارب سرعة الضوء، ويتصادف بين لحظة وأخرى أن يقترب البروتون المضاد من نواة ذرة الزينون فتكون النتيجة هي زوج من الإلكترون-بوزيترون، وحينها يتصادف أيضاً في بعض اللحظات أن يقترب البروتون المضاد مع البوزيترون الناتج ليشكلوا معاً ذرة هيدروجين مضادة!!

(صورة مسرع البيفارتون)

وعلى الرغم من أن التجربة مبنية على مجموعة احتمالات إلى أنها حدثت بالفعل حيث أثارت سيرن ضجة في كل وسائل الإعلام حول العالم في العام 1996 حين أعلنت إنتاج 9 ذرات مضادة، إلا أن هذه التجربة لن يمكن استخدامها في البحث والدراسة كما ينبغي. لماذا؟

لسببين بسيطين، الأول أن احتمال إنتاج ذرة هيدروجين من بروتون مضاد واحد هو احتمال واحد إلى 10000000000000000000 (واحد أمامه 19 صفر)!!!

وحتى بعد أن تنتج هذه الذرة المضادة ستظل موجودة لمدة واحد على 40 مليار من الثانية ومتحركة بسرعة تقترب من سرعة الضوء لتجتاز مسار طوله 10 أمتار قبل أن تصطدم بمادة عادية وتختفي!!!!!

مادة مضادة من الشمس!!!

بعد أن أمضى العلماء والباحثون عقوداً وعقوداً بين المسرعات والمعجلات الذرية لإنتاج المادة المضادة في المختبر بتكاليف وصلت لعدة مليارات، تفاجأ العلماء حين اكتشفوا أن ما نعتبره عملاً مذهلاً ومعقداً للغاية هو أمر عادي للغاية يحدث كل يوم أمام أعيننا دون أن نشعر به.. على سطح الشمس!!

حيث تقول ناسا أن الانفجارات المذهلة التي تحدث على سطح الشمس، والتي تعادل اتفجار مليار قنبلة نووية في لحظة واحدة هي طاقة كافية لسحق ذرات المادة!!

وهذه صورة كوكب الأرض مقارنة بأحد تلك الانفجارات لتتخيلوا مدى قوتها:

وفي العام 2002 وبينما كان العلماء يرصدون أحد تلك الانفجارات باستخدم سفينة فضائية تابعة لناسا تحمل اسم RHESSI اكتشفوا الظهور والاندثار المفاجئ لما يقارب نصف كيلوجرام من المادة المضادة!! وهي كمية كافية لتوليد طاقة تكفي العالم بأسره لعدة سنوات!! ولله في خلقه شؤون..

الآن بعد أن أخذنا فكرة عامة عن هذا اللغز سنتحدث المرة القادمة عن سبب اهتمامنا بهذا الموضوع، وما هي الفوائد التي يمكن أن تعود على الانسان من المادة المضادة..

المصدر: Discovery

 ما لا تعرفه عن المادة المضادة – الجزء الأول

ما لا تعرفه عن المادة المضادة – الجزء الثاني

 ما لا تعرفه عن المادة المضادة – الجزءالرابع