عمومیمواد و متالورژی

ضد ماده چیست ؟ | پاد ماده | آشنایی با ضدماده

ضد ماده یا پاد ماده واقعاً وجود دارد؟

آیا ضد ماده وجود دارد؟

ضد ماده یا پاد ماده فقط درکتاب‌های علمی‌تخیلی نیست که نقش بزرگی را به عهده دارد بلکه واقعاً وجوددارد.

ضد الکترونها که پوزیترون نیز نامیده می‌شوند.

مانند الکترونهای معمولی منفی نیستند، بلکه دارای بار مثبت هستند.

ولی جرم آنها برابر با جرم الکترونهاست.

ضد پروتونها دارای بار منفی هستند.

ماده و ضد ماذه نمی‌توانند یکدیگر را تحمل نمایند.

مثلا هر گاه یک الکترون با یک ضد الکترون برخوردکند هر دو متقابلاَ یکدیگر را منهدم میکنند.

و به انرژی یا به عبارت دقیق تر به دو ذره تشعشی بدون جرم یا به 2کوانت تبدیل می‌شوند.

البته عکس این فرآیندنیز امکان پذیر است.

به این معنی که دوکوانت می‌توانند با یکدیگر یک زوج الکترونی – پوزیترونی به وجود آورند.

فرآیند اول را فرو پاشی پرتوی و فرایند دوم را جفت سازی می‌نامند.

یک بار دیگر در اینجا نیز معادله قدیمی‌اینشتین تایید می‌شود.

البته در فرو پاشی پرتوی ماده و ضد ماده جرم موجود به طور صد در صد به انرژی مر کز خورشید حتی یک در صد سوخت هم به طور کامل مصرف نمی‌شود.

در واقع در این مورد خاکستر به شکل زباله اتمی‌در را کتور و هلیوم در خورشید باقی می‌ماند

در فرو پاشی پرتوی ماده کاملا ناپدید می‌شود.

اگر انسان می‌توانست نیروگاهها و یا فضا پیماهایی بسازد که در آنها به طور کنترل شده ای ماده و ضد ماده به انرژی تبدیل میگردید.

این نیرو گاهها و یا فضا پیماها که بیشتر از نیرو گاهای اتمی‌معمولی وفضا پیماهای فعلی کارآیی داشتند.

درهر صورت ضد ماده مورد نیاز برای انجام این کار در درسترس نیست.

زیرا که زمین ومنظومه شمسی از ماده معمولی تشکیل شده اند.

ولی برخی از دانشمندان این فرضیه را باور دارند که در کهکشان را شیری سیستمهایی از ضد ماده وجود دارند که تا وقتی که با ماده معمولی برخورد نکره اند دقیقا َ مانند جهان ما پایدار هستند.

البته این فرضیه به تازگی شدیداَ مورد شک و تردیدد قرار گرفته است.

بر روی زمین همواره می‌توان پاد ذره‌ها را البته برای مدت زمان بسیارکوتاه در آزمایشگاهها ایجاد کرد.

احتمال ماندگاری این پاد ذره‌ها بر روی سیاره ما بسیار کم است زیر ا که همه جابا ماده برخورد می‌کنند و منهدم می‌شوند.

پاد ماده (ضد ماده)

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

اما با تصور وجود یک جهان دیگر که مانند تصویر آینه‌ای جهان کنونی ما باشد، چه احساسی به شما دست میدهد؟

البته وجود چنین جهانی پذیرفته نیست.

با این حال جهان ذرات زیر اتمی‌(الکترون، پروتون، نوترون،…) چنین همتایی دارد.

و هر یک از این ذرات برای خود همتایی در آن جهان دارند که به اصطلاح پاد ذره آن ذرات مینامند.

تاریخچه ضدماده

دیراک فیزیکدان معروف در 1928 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 ضد الکترون هم وجود داشته با شد.

این گفته تحقق یافت و فیزیکدان آمریکایی کارل اندرسون در 1932 ضد الکترون و یا پوزیترون را کشف کرد.

پس از اکتشاف دیراک و اندرسون، سرانجام در اکتبر 1955 اییلوگسلر، فیزیکدان اهل ایتالیا توانست در شتابدهنده بیوترون در آزمایشگاهی در کالیفورنیا پاد پروتون و یک سال بعد 1956 پاد نوترون را آشکار کند

اما دانشمندان پارا فراتر گذاشته و در پی ساخت پاد اتم و پاد مولکول برآمدند.

مکانیزم ضدماده

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 مناست که پاذرات، باید باری مخالف و هم اندازه و جرمی‌قرینه 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 انیشتن است.

پاد ذرات از برخورد شدید ذرات دیگر بوجود میآیند.

این وظیفه به عهده شتابدهنده‌ها است.

در توضیح اینکه چرا ما بیشتر ماده را میبینیم تا ضد ماده، در تاریخ کیهان آمده است.

در مرحله دوم از هشت مرحله یا مقطع تاریخ کیهان آمده است که اولین سنگ بناهای ماده (مثلا کوارک و الکترون و پاد ذرات آنها) از برخورد پرتوها، با یکدیگر بوجود میآیند.

قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد میکنند و به صورت تشعشع فرو میپاشند.

در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه، ذرات فوق سنگین نیز میتوانسته‌اند بوجود آمده باشند.

این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی، ماده بیشتری نسبت ضد ماده (مثلا کوارک‌های بیشتری نسبت به آنتی کوارکها) ایجاد کنند.

ذراتی که فقط در میان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه‌ها وجود داشتند، برای ما میراث مهمی‌به جا گذاردند که عبارت از فزونی ماده در برابر ضد ماده بود.

آزمایش ساده

برای تصور جسم منفی، ماهی باهوشی را تصور کنید که به سطح آب میآید و به قعر آن نمیرود.

همچنین فرض کنید حباب‌هایی از داخل بطری که در کف اقیانوس قرار دارد به سمت بالا حرکت میکنند.

ماهی باهوش با مشاهده حباب‌ها شدیدا علاقمند خواهند شد به آن جرمی‌منفی نسبت دهد.

زیرا در خلاف جهت نیروی وارد از سوی جاذبه زمین حرکت میکنند.

با این تصورات، فیزیکدانان وجود چنین حالتی را برای پاد ماده غیر تحمل میدانند.

آینده پاد ماده

نویسندگان داستان غیر علمی، تخیلی بر این باورند که میتوان با استفاده از ماده و پاد ماده، فضاپیماهایی را به جلو راند.

یک فضاپیمای مجهز به موتور ماده – پاد ماده در کسری از مدت زمان 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 (خورشیدی) خواهد برد.

سرعت این چنین فضاپیمایی در مقایسه با سرعت شاتل های فضاهای کنونی هم، چون سرعت یک یوزپلنگ در مقابل لاک پشت است.

این فضاپیما میتواند سفر یازده ماهه جستجوگر سیاره بهرام را یک ماهه به انجام رساند.

دیگر توانایی پاد ماده در ایجاد سرعت های بسیار بالا و نزدیک به سرعت نور است.

اما این بار به جای سفر در کیهان، سفر در زمان مورد نظر است.

این تصور جدید از زمان، به ما میآموزد که میتوان با سرعت گرفتن، نقطه خاصی از فضا- زمان را کمتر منتظر گذاشت و این همان جایی است که پاد ماده به کمک ما می شتابد.

محل یافت ضد ماده

ضدماده به طور طبیعی در زمین یافت نمی‌شود.

به غیر از خیلی به ندرت و با عمر بسیار کوتاهی که از نتیجه تباهی هسته‌ای و پرتوهای کیهانی به وجود می‌آیند.

زیرا ضدماده‌هایی که در زمین و خارج از آزمایشگاه‌های خاصی موجود می‌باشند با برخورد با مواد معمولی، نابود (Annihilation) می‌شوند.

ضدذره‌ها و بعضی از ضدماده‌های پایدار (مانند ضدهیدروژن)، می‌توانند به مقدار بسیار اندکی تولید شوند، ولی نه متاسفانه به اندازه‌ای که تمام خواص فیزیک-نظری آنها را مورد آزمایش بتوان قرار داد.

طول عمر ضد ماده

عمر کوتاه ضدماده‌ها از این رو، به این علت است که با برخورد آنها با ماده‌هایی که در اطراف ما وجود دارند، نابود می‌شوند.

که با این نابودی، انرژی به اندازه E = mc2 آزاد می‌شود.

در اینجا m، مجموع جرم ماده و جرم ضد ماده نابود شده با همدیگر است.

این آزادی انرژی بیشتر به صورت امواج الکترومغناطیسی و پرتو گاما صورت می‌پذیرد.

نسبت به فرآیندهای دیگر با مقدار ماده برابر، این فرآیند بیشتر از همه آنها (فرآیندهای شیمیایی یا هسته‌ای) انرژی تولید می‌کند و می‌تواند از لحاض اقتصادی نیز با صرفه باشد.

البته اگر انسان دسترسی راحت تری به یک منبع از ضدماده‌ها و ضد‌ذرات را می‌داشت.

که بر طبق تخمین های امروزی، همچین ذخیره‌ای تا شعاع چندین میلیارد سال نوری از زمین موجود نمی‌باشد.

 

برچسب ها

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

برای امنیت، استفاده از سرویس reCAPTCHA گوگل مورد نیاز است که موضوع گوگل است Privacy Policy and Terms of Use.

من با این شرایط موافق هستم .

بستن
بستن