ماده و پاد ماده مواد تشکيل دهنده‌ي گيتي

به گزارش خبرنگار فناوری‌های نوین باشگاه خبرنگاران؛ جهان ذرات زیر اتمی (الکترون ، پروتون ، نوترون ، …) چنین همتایی دارند و هر یک از این ذرات برای خود همتایی در آن جهان دارند که به اصطلاح پاد ذره آن ذرات نامیده می‌شوند. 

به گفته‌ي محققان، ما انسانها و هر آنچه در اطراف ماست از موجودات زنده گرفته تا زمین، سیارات، خورشید و دیگر ستارگان، همه از ماده ساخته شده‌ایم. 

جهان پاد ماده به لحاظ عامه پذیرفته نیست اما قبل از تعریف معیار برای پاد ماده، نخستین بار پل دیراک فیزیکدان معروف در سال ۱۹۲۸ چنین استنباط کرد که همه مواد می‌توانند در دو حالت وجود داشته باشند. 

 

وی در آغاز نظریه خود را در مورد الکترون بیان کرد و اظهار داشت که باید ذراتی به نام پاد الکترون هم وجود داشته باشند، که نام آن را پوزیترون نهاده بود.

وی معادله برای پاسخ چگونگی پاد ماده نوشت، به بیان دیگر پاد ماده به این دلیل وجود دارد که معادلۀ دیراک دو جواب داشت، یکی برای ماده و یکی برای پاد ماده. معادله وی نه تنها وجود پاد ماده را پیش بینی می‌کرد، بلکه "اسپین" الکترون را هم پیش بینی می‌نمود و از این نظر جالب است که ذرات زیر اتمی می‌توانند مانند فرفره اسپین داشته باشند. 

 

این گفته تحقق یافت و فیزیکدان آمریکایی کارل اندرسون در سال ۱۹۳۲ پاد الکترون و یا پوزیترون را کشف کرد و دیراک به همین خاطر در سال ۱۹۳۳ جایزۀ نوبل را برد. پس از اکتشاف دیراک و اندرسون، این نظریه عمومی‌تر شد و نه تنها الکترون بلکه همه‌ی ذرات را نیز در بر گرفت. هر ذره یک دو قلو با جرم، اسپین، مقدار بار الکتریکی و خواص دیگر یکسان دارد، با این تفاوت که علامت بسیاری از این خواص معکوس و یک پاد به آن اضافه می‌شود. در اکتبر ۱۹۵۵ اییلو گسلر ، فیزیکدان اهل ایتالیا توانست در شتاب دهنده بیوترون در آزمایشگاهی در کالیفورنیا پاد پروتون و یک سال بعد پاد نوترون را آشکار کند. 

 

اما دانشمندان پا را فراتر گذاشته و در پی ساخت پاد اتم و پاد مولکول برآمدند. مکانیزم اینکه اصلا پاد ذرات چیستند ، چه خواصی دارند و در قیاس با همتای ماده‌ای خود چگونه رفتار می‌کنند، مدتی فیزیکدان را به خود مشغول کرد! ابتدا این تصور وجود داشت که پاد ماده در واقع تصویری از ماده در آینه است. این بدان معناست که پاد ذرات ، باید باری مخالف و هم اندازه و جرمی قرینه جرم تصویری خود در دنیای ماده داشته باشند. بحث بار الکتریکی کاملا پذیرفته شده بود. اما جرم منفی بسیار دشوار می‌نماید. ویژگی دیگر پاد ذرات، ویژگی نابودی در صورت برخورد و تماس با پاد ماده خود است. در این انهدام مشترک هر دو نابود می‌شوند، و به مقدار قابل توجهی انرژی که بیشتر به صورت پرتوهای گاما ظاهر می‌شود، در می‌آیند. البته اگر این انرژی به اندازه کافی زیاد باشد، می‌تواند به جفت ماده و پاد ماده دیگری نیز تبدیل شود که این تصویر خوبی از تبدیل ماده و انرژی به یکدیگر و بیان فرمول معروف اینشتن یعنی E= mc2 است. 

 

پاد ذرات از برخورد شدید ذرات دیگر در شتاب دهنده‌ها به وجود می آیند. این ذرات در خارج از آزمایش‌های فیزیک جایی ندارد، هنگامی که ماده و پاد ماده را در شتاب دهنده به هم برخورد می دهند با فوران انرژی ناپدید می‌شود، به این فرایند نابودی گفته می‌شود که باعث ار بین رفتن هر دو ذره می‌شود و جای آن‌ها را فوتون‌های بسیار پر انرژی الکترومغناطیسی می‌گیرند. 

 

قوانین پاد شیمی این جهان‌ها همانند قوانین شیمی است. غیر از بارهای وارون، مردمانی که در چنین جهانی به سر می‌برند هرگز نمی فهمند که از پاد ماده ساخته شده‌اند. فیزیکدان‌ها این را وارون یا C- وارون می نامند، زیرا در این پاد جهان تمام بارهای الکتریکی وارون است، اما چیز دیگری دست نمی خورد. البته فیزیکدان‌ها پرسشهایی دربارۀ گیتی‌های دو قلو را بسیار جدی می گیرند، چون هنگامی که تنها بارها را در ذرات زیر اتمی جا به جا کنیم یا جهت گیری چپ – راست را وارون نماییم، معادله‌های نیوتن و اینشتین دست نخورده می‌مانند. بنابراین جهان‌های C- وارون یا p- وارون در اصل امکان پذیرند. 

 

برنده نوبل ریچارد فاینمن پرسشی جالب درباره این جهان‌ها پیش کشید. فرض کنید روزی تماسی رادیویی با فضاییها در سیاره‌ای دور دست بر قرار می‌کنیم ولی نمی‌توانیم آنها را ببینیم. 

 

اگر قوانین فیزیک، جهان p- وارون را مجاز بدارند، آنگاه بیان این مفاهیم باید امکان ناپذیر باشد. او استدالال کرد که گفتن بعضی چیزها آسان است، مثلا بدن ما یا تعداد انگشتانمان، دست‌ها و پاها. ما حتی به فضاییان درباره ی قوانین شیمی و زیست شناسی هم توضیح بدهیم، اما اگر بخواهیم برای آنها مفهوم چپ و راست (یا ساعتگرد و پاد ساعتگرد) را تشریح کنیم، راه به جایی نخواهیم برد. ما هیچگاه نمی‌توانیم برای آنان قرار داشتن قلبمان در سمت چپ بدن، جهت چرخش زمین، یا نحوه‌ی پیچ خوردگی مولکول DNA را توضیح دهیم.

انتهای پیام/