رویارویی با پادماده !!

به جزماده‌ی معمولی و ماده تاریک، یک نوع دیگر ماده هم هست که از نظر بعضی ها عجیب ترینشان هم هست: پادماده ها!!
فیزیکدان انگلیسی، پائول دیراک (Paul Dirac) در سال 1929 با تلفیق نظریه های فیزیک مکانیک کوانتوم و الکترومغناطیس و نسبیت به شکل مجموعه ای معادلات ریاضیاتی باشکوه، وجود پادماده را پیش بینی کرد.
دیراک به این نتیجه رسید که به ازای هر ذره زیراتمی بایدیک دوقلوی آیینه‌صفت وجود داشته باشد؛ با جرم یکسان اما بار الکتریکی متضاد. بدان معنا که برای پروتون، پادپروتونی هست و برای الکترون، پاد الکترون.
وقتی ذره و پادذره به هم می رسند، همدیگر را به اصلاح فیزیکی واپاشی می کنند. واپاشی یعنی نابودی و در اینجا یعنی بار الکتریکی همدیگر را خنثی می کنند و جرمشان به انرژی خالص تبدیل می شود.
اخترشناسان پادذره های الکترون و پروتون را در پرتوهای کیهانی رسیده از اعماق فضا آشکار کردند (پرتوهای کیهانی: ذراتی با سرعت زیاد و انرژی بالا که از انفجارهای خورشیدی و نقاط دوردست فضا می آیند). پادالکترون را پوزیترون (positron) می نامند و پادپروتون را خیلی ساده همان پادپروتون (antiproton).
آزمایش هایی انجام شد تا سطح طیف سنجی مغناطیسی آلفا پادهلیوم را نیز در پرتوهای کیهانی بیابند. از سوی دیگر فیزیکدانان در آزمایشگاه پادذره های مختلف می سازند و حتی پاد اتم، مثل پاد هیدروژن.
فیزیکدانان حتی در کمربند وان آلن در اطراف زمین، کمربند پادپروتون یافتند. پژوهشگرانی از ایتالیا و چند کشور دیگر این کمربند پادپروتونی را در سال 2011 با ابزاری به نام پاملا (PAMELA) که مخفف بار جستجوی پادماده و اخترفیزیک هسته ای سبک یافته اند. برای اطلاعات بیشتر از پاملا و یافته هایش به آدرس pamela.roma2.infn.it مراجعه نمایید.
اخترشناسانی که به بررسی پرتوهای گامای رسیده از فضا مشغول اند، طیفی از نور را، به نام تابش واپاشی رصد کرده اند. پرتوهای گاما از پرتوهای ایکس طول موج کمتری دارند ولی انرژی بیشتری با خود حمل می کنند. وقتی که الکترون و پادذره اش (یعنی پوزیترون) به هم می رسند، واپاشی صورت می گیرد و پرتوهای گاما با طول موج خاصی رها می کنند. چنین پرتوهای مهمی را از چندین نقطه ی کهکشان خودمان دریافت کرده اند؛ مثلا از ناحیه ی وسیعی در سمت و سوی مرکز کهکشان.
در کیهان شناسی یکی از بزرگترین اسرار عالم این است که چرا در کیهان ذرات از پادذرات بسیار بیشترند یا حتی به نظر می رسد اساسا کیهان از ذره تشکیل شده باشد. فیزیک به ما می گوید که آفرینش ذره و پادذره (مثلا در هنگام مهبانگ آغاز جهان) باید به مقدار مساوی باشد. در نتیجه ، این دو باید همدیگر را واپاشی کنند و تمام کیهان به انرژی خالص مبدل شود. چرا این گونه نشد؟ تا الان کسی نمی داند.
منبع: کتاب ستاره شناسی به زبان آدمیزاد
نوشته: استفان ماران، ترجمه: حسین شهرابی