“Karşımadde” kelimesini söyleyin ve derhal insanlar bilim kurgu - evren karşıtı, girişimin çözgü hızı motorları için yakıt ve benzeri şeyler hakkında düşünün. Antimadde, her biri karşılık gelen madde muadilleri olan protonlar, nötronlar ve elektronlar ile aynı kütleye sahip olan, ancak zıt yükler ve manyetik özelliklere sahip temel parçacıklardan oluşur. Madde ve antimadde parçacıkları çarpıştığında, Einstein'ın ünlü denklemi E = mc2'ye göre birbirlerini yok eder ve enerji üretir. Ancak antimadde, her köşe eczanesinde mevcut olan bir şey değildir (ve her ikisi de plütonyum değildir, film temasına devam etmek için) ve etrafta çok fazla bir şey yok, öyle görünüyor. Ancak, teoriye göre, her zaman böyle değildi ve bilim adamları, çok erken evrende bulunan karşımadde kanıtlarını aramak için Chandra X-ışını Gözlemevi'ni kullanıyorlar. Ve bu kolay bir iş değil…
Big Bang modeline göre, Evren, Big Bang'den kısa bir süre sonra hem madde hem de antimadde parçacıklarında çalkalandı. Bu malzemenin çoğu imha edildi, ancak antimaddeden biraz daha fazla madde olduğu için - milyarda bir kısımdan daha az - en azından yerel Evren'de sadece madde kaldı.
Eser miktarda antimadde, karadelikler ve pulsarlar tarafından desteklenen göreli jetler gibi güçlü fenomenler tarafından üretildiğine inanılmaktadır, ancak bebek Evreninden kalan antimadde için henüz bir kanıt bulunamamıştır.
Herhangi bir primordial antimadde nasıl hayatta kalabilirdi? Büyük Patlama'dan hemen sonra, Evren'in bir saniyenin sadece bir kısmında katlanarak genişlediği, enflasyon denilen olağanüstü bir dönem olduğuna inanılıyordu.
“Enflasyondan önce yan yana madde ve antimadde kümeleri mevcut olsaydı, şimdi gözlemlenebilir Evren ölçeğinden daha fazla ayrılabilirler, bu yüzden asla buluşmalarını göremeyiz,” dedi Ohio State Üniversitesi'nden Gary Steigman çalışma. “Ancak, çok daha ilginç bir olasılık olan üstkümeler veya kümeler gibi daha küçük ölçeklere ayrılabilirler.”
Bu durumda, Evrendeki kütleçekimsel olarak bağlı en büyük yapılar olan iki gökada kümesi arasındaki çarpışmalar, karşıt madde için kanıt gösterebilir. X-ışını emisyonu, böyle bir çarpışmada ne kadar sıcak gaz bulunduğunu gösterir. Her iki kümedeki gazın bir kısmının antimadde parçacıkları varsa, imha olacaktır ve X-ışınlarına gama ışınları eşlik edecektir.
Steigman, Chandra tarafından elde edilen verileri kullandı ve şimdi iki büyük gökada kümesinin son derece yüksek hızlarda birbirine çarptığı Bullet Kümesi'ni incelemek için Compton Gama Işını Gözlemevi'nden ayrıldı. Nispeten yakın bir mesafede ve Dünya'dan bakıldığında elverişli yandan yönlendirme ile Mermi Kümesi, karşıt madde sinyalini aramak için mükemmel bir test alanı sağlar.
Birbirine çarpan galaksi kümelerinin bu çok eğlenceli animasyonuna göz atın.
Kozmoloji ve Astropartikül Fiziği Dergisi'nde yayınlanan Steigman, “Bu, antimadde için yapılan bu testin yapıldığı en büyük ölçek” dedi. “Büyük miktarlarda antimaddeden yapılmış herhangi bir gökada kümesi olup olmadığını görmek istiyorum.”
Chandra'dan gözlenen X-ışınları miktarı ve Compton verilerinden gama ışınlarının saptanmaması, Mermi Kümesi'ndeki karşımadde parçasının milyonda üç kısımdan az olduğunu göstermektedir. Ayrıca, Mermi Kümesi birleşmesinin simülasyonları, bu sonuçların yaklaşık 65 milyon ışıkyılı ölçeğinde herhangi bir önemli miktarda antimadde dışladığını, iki çarpışan kümenin orijinal ayrılmasının bir tahminini gösterdiğini göstermektedir.
Steigman, “Madde ve antimadde çarpışması Evrende enerji üretmek için en verimli süreçtir, ancak çok büyük ölçeklerde gerçekleşmeyebilir” dedi. “Ancak, henüz keşfedilmiş olan diğer çarpışan galaksi kümelerine bakmayı planladığım için henüz pes etmiyorum.”
Evrende antimadde bulmak, bilim insanlarına enflasyon süresinin ne kadar sürdüğünü anlatabilir. Steigman, “Bu deneydeki başarı, uzun bir atış olmasına rağmen, bize Evrenin en erken aşamaları hakkında çok şey öğretecekti” dedi.
Steigman tarafından, bu kadar büyük ve yakın zamandaki çarpışmaları içermeyen tek gökada kümelerine bakarak daha küçük ölçeklerde antimadde varlığı üzerine daha sıkı kısıtlamalar getirildi.
Kaynak: Chandra / Harvard
