Fizik-Kimya-Matematik
Dr. Mahir E. Ocak
27/11/2014 - 15:58

Neden Madde Miktarı Antimadde Miktarından Fazladır?

Gözlemlediğimiz evrenin neredeyse tamamı normal maddeden oluşuyor. Antimadde miktarı ise madde miktarından çok daha az.

Bu durumun sebebinin ne olduğu hakkında öne sürülen çeşitli görüşler var. Fakat soru hâlâ tam olarak cevaplanmış değil.

İlk olarak madde miktarı ile antimadde miktarı arasındaki orantısızlığın sadece gözlemlerle alakalı olduğu düşünülebilir. Bu görüşe göre madde ve antimadde evrenin farklı bölgelerinde yoğunlaşmıştır. Her ikisi de aynı biçimde ışık ürettiği için doğrudan gözlem yaparak madde ile antimadde uzaktan ayırt edilemez. Ancak madde miktarının yoğun olduğu yerler ile antimadde miktarının yoğun olduğu yerler arasındaki sınır bölgelerinde madde ve antimaddenin birbirini yok etmesiyle oluşacak yüksek enerjili gama ışınları gözlenebilir. Fakat bugüne kadar yapılan gözlemler sonucunda böyle bir bölge bulunamamıştır. Dolayısıyla bu görüşün doğru olması için antimaddenin yoğun olduğu bölgelerin evrenin bizim gözlemleyebildiğimiz kısmının dışında olması gerekir. Bu durumda açıklanması gereken temel soru, madde ve antimaddenin nasıl birbirinden uzaklaştıkları olur. Bunun bir açıklaması, madde ve antimadde arasındaki kütleden kaynaklanan etkileşimin normal maddeler arasındaki etkileşimden farklı olmasıdır. Eğer madde ve antimadde arasındaki kütleden kaynaklanan kuvvet itici ise madde ve antimadde birbirinden uzaklaşabilir. Fakat bu görüş genel görelilik kuramı ile uyumsuzdur. Ayrıca evrenin hızlanarak genişlediği bilinmesine rağmen, kütleçekim kuvveti ile birbirini iten gökadaların varlığına dair herhangi bir veri de yoktur.

Madde ve antimadde miktarları arasındaki orantısızlığın evrenin tamamı için geçerli bir olgu olduğu kabul edilerek de bir çözüm bulunabilir. Bu durumda orantısızlığın sebebi fizik yasalarında aranmalıdır. Bu fark, parçacıkların oluşum sürecinde ya da bozunma sürecinde olabilir. Örneğin zayıf çekirdek kuvvetini içeren bazı süreçlerde CP simetrisinin geçerli olmadığı durumlarda farklı miktarda madde ve antimadde oluşur. CP simetrisine göre madde parçacıkları için mümkün olan bir sürecin ayna görüntüsü de antimadde parçacıkları için mümkündür. Bu simetrinin geçerli olmadığı durumda, Büyük Patlama’dan hemen sonra oluşan madde miktarı antimadde miktarından fazla olacaktır. Kuramsal olarak parçacık fiziğinin standart modelinde CP simetrisinin geçerli olmadığı birkaç durum öne sürülmüş ve bunların bazıları deneysel olarak doğrulanmıştır. Fakat yapılan deneyler bu süreçlerin hiçbirinin gözlemlenen büyük orantısızlığı açıklamak için yeterli olmadığını gösteriyor. Leptonların üretimi ile ilgili bir sürecin gözlemleri açıklamak için yeterli olabileceği düşünülüyor. Fakat bu süreç henüz deneysel olarak doğrulanamadı.

Madde ve antimadde parçacıklarının bozunma hızlarının farklı olması ise parçacıkların dipol momentine (çiftkutup momentine) sahip olmasıyla mümkündür. Fakat bugüne kadar yapılan deneyler sonucunda elektron gibi temel parçacıkların dipol momenti olduğuna dair bir veri elde edilemedi.

Eğer leptonların üretimi ile ilgili süreç deneysel olarak doğrulanırsa ve orantısızlığı açıklamak için yeterli olduğu anlaşılırsa, sorun standart model içinde çözülecektir. Aksi takdirde CP simetrisinin geçerli olmadığı başka süreçler bulabilmek için standart modeli genişletmek gerekebilir.

Fizik-Kimya-Matematik

Prof. Dr. Levent Kurnaz, Bilim Genç sesli yayınının yeni bölümünde maddenin dördüncü hâli olarak bilinen plazmanın özelliklerini ve nerelerde bulunduğunu açıklıyor.

Sert metallerin nanoparçacıklardan elde edildiği bir yöntem geliştirildi.