{ ماده و ضد ماده چیست ؟ }

تقریبا همه چیز در جهان هستی از ماده تشکیل شده –زمین هوا من شما – ستارگان و غبارهای کیهانی همگی از جنس ماده اند – منظور اینه همه اینها از الکترون و کوارک ساخته شده اند البته گاهی اوقات از ذرات نایابی مثل { میون ها –ذرات تاو – نوترینوها }
 
همه این ذرات در بنیادی ترین شکل خود یک برانگیختگی در میدانهای کوانتومی هستند – همونطور که میدونیم در ازای هر ذره یک پاد ذره نیز هست ولی مخالف ان هم هست که مسبب ان برانگیختگی برعکسی در میدان کوانتومی است که تمام خصوصیات ان ذره را حفظ کرده بجز بار الکتریکی که بار مخالف ذره اصلی خواهد بود – از اونجا که پاد ذرات برانگیختگی های مخالفی در میدان های کوانتومی دارند وقتی یک ذره و پاد ذره بهم میرسند باعث خنثی شدن و نابودی هم میشن ..

این تقریبا مشابه این مثال ریاضی که جذر عدد 4 میشه 2 .. دو و منفی دو که هر دو دارای مقدار یکسان ولی با علامتهای مخالف هم هستند وقتی این دو پاسخ رو جمع کنیم یکدیگر رو خنثی میکنند ..

هر ذره ی بنیادی یک پاد ذره دارد ... مثل پاد کوارکها – پاد نوترینوها –پاد میونها – پاد تاو ها و البته { پاد الکترونها که بهش میگیم پوزیترون } 
از انجایی که پاد ذرات اساسا با ذرات معمولی بجز در بار الکتریکی یکسان هستند انها هم میتوانند به شکل مشابهی با هم ترکیب شوند و ضد پروتون ها – ضد اتم ها – ضد مولکول ها و اساسا هرجیزی از یک ضد مورچه تا یک ضد کوه را تولید کنند 

همینطور میتونیم یک اتم واقعا سرد از پوزیترونیوم بسازیم که شبیه هیدروژن هست با این تفاوت که بجای گردش یک الکترون به دور پروتونش این بار یک الکترون به دور یک پوزیترون میگردد

و تا زمانی که انها در یک میلیاردیوم ثانیه یکدیگر را نابود کنند ---- چون برخورد ضد ماده با ماده معمولی باعث نابودی انها میشود ساختن اجحسام بزرگ از پاد ماده واقعا سخت و در حال حاظر ما فقط توانایی ساخت چند صد اتم ضد هیدروژن در یک زمان داریم – که وقتی انها باعث نابودی هم میشن انرژی حاصل از اونها و ضد ماده باید در جایی ظاهر شود بهمین دلیل از نابودی ماده و ضد ماده به عنوان نوعی بمب یاد میشه اما تولید طبیعی ضد ماده بسیار مشکله پس بر خلاف بمب شکاف هسته ای اورانیوم که به ما این اجازه را میدهد تا از انرژی ذخیره شده در اورانیومی استفاده کنیم.

که برای اولین بار به شکل طبیعی در یک انفجار ابرنواختری تولید شد –شما مجبورید برای ساخت یک بمب ضد ماده خودتان ضد ماده مورد استفاده را بسازید

شما با ایجاد اشوب در فضای خالی این کار رو انجام میدهید که به برانگیختگی سازنده ی ماده و ضد ماده میانجامد باید برای این کار از یک شتاب دهنده ذرات یا فوتونهای پر انرژی نور استفاده شود – از قضا فوتونها دارای بار الکتریکی صفر هستند پس ضد ماده خودشان محسوب میشوند درست همونطور که عدد صفر با منفی صفر برابره 

یک نکته خوب اینه اگر در اطرافِ ما ضد ماده بود ما رو نابود میکرد ..

نکته دوم یک معماست اینکه ماده و ضد ماده اساسا یکسان و ایینه ی هم هستند....

در فیزیک نظری، نظریهٔ میدان‌های کوانتومیQFT چارچوبی نظری برای ساختن مدل‌های مکانیک کوانتومی از ذرا ت زیراتمی در فیزیک ذرات وشبه‌ذره‌ها در فیزیک ماده چگال می‌باشد.

یک نظریه میدان کوانتومی، ذرات را به شکل حالاتی برانگیخته از میدان فیزیکی زمینه می‌بیند....

در اغاز سده بیستم فیزک دانها فهمیدند ک اتم متشکل است از ذرات زیر اتمی باردار با الکترونهایی با بار منفی ک ب دور هسته با بار مثبت میچرخند .
پس وقتی ک در دهه 1930 فیزیک دانها در یافتند برای هر ذره یک پاد ذره نیز وجود دارد ولی با بار مخالف غوغایی برپا شد . 

نخستین پادذره ک اسمش پادالکترون بود {پوزیترون }  کشف شد / پوزیترون از هر نظر مثل الکترون است ولی بارش مثبت میباشد .

در سال 1955 شتاب دهنده ذرات  در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی ب نام "بواترون " نخستین پوزیترون را تولید کرد . پس این ذره ب غیر داشتن بار منفی با پروتون یکسان است این یعنی میتوان پاد اتم ساخت در واقع پاد عناصر و پادشیمی و پادزمین و حتی پاد گیتی نیز از لحاظ نظری ممکن پذیر است

دانشمندان در شتاب دهنده های بزرگ با کوبیدن پروتونها ب هم ب دنبال شکار ذرات ریز اتمی هستند نمونه اش شتاب دهنده بزرگ ذرات در سرن سوییس ک هم اکنون دانشمندان بزرگی در اقصی نقاط دنیا مشغول فعالیت هستند....

.

در سال 1995 سرن اعلام کرد ک 9 اتم پادهیدروژن را ساخته است .کاری تاریخ ساز صورت گرفت  . ازمایشگاه فرمی لب نیز با اعلام ساخت یک صد اتم پادهیدروژن همان کا ر را نیز انجام داد .

شاید تا سال 2020 ضریب سرعت ساخت پاد اتم و ذرات سه برابر شود . در سال 2004 برای ساخت چند تریلینیوم گرم پادماده برای سرن 20 میلیون دلار خرج برداشت . پس برای ساخت یک گرم پاد ماده 100 کواردیلیون دلار خرج نیاز است .

در گزارشی از سرن امده حتی کل پاد ماده ساخته شده در این ازمایش گاه را در مجاورت ماده قرار دهیم فقط انرزی لازم برای روشن کردن یک لامپ برای چند دقیقه را دارد .

نگه داشتن پاد ماده در ظرف عادی ب منزله خودکشی است . وقتی ب دیواره ها برخورد کند نابود میشوند . پس چطوران را حمل و نقل میکنند ؟ نخست پاد ماده را ب صور گازیاز یونها یونیذه میکنند  و  سپس ان را با ایمنی در یک بطری مغناطیسی محصور میسازند  .

میدان مغناطیسی از برخورد پاد ماده با دیواره های ظرف جلوگیری میکند .

برای ساخت موتور پاد ماده  ...لازمه در جریانی پایا از پادماده در محفظه احتراق خورانده شود . در انجا با احتیاط با ماده ی عادی ترکیب شود . و انفجاری تحت کنترل صورت کیرد . شبیه انفجاری ک درموشک های شیمیایی صورت میگیرد

.سپس یونهای حاصل از این انفجار از انتهای موشک پادماده بیرون میزند و پیش رانش صورت میگیرد ب دلیل کارایی پادماده د ر تبدیل ماده ب انرژی در تئوری این یکی از جذاب ترین طرح های موتور برای فضاناوهای اینده است .

در مجموعه فیلمهای "پیشتازان فضا " پادماده منبع انرژی سفینه اینتر پرایز بود . جرالد اسمیت فیزیک دان دانشگاه ایلتی پنسیلوانیا اعتقاد داشت 4 میلیگرم پوزیترون برای رساندن موشک پادماده به مارس تنها در عرض چند هفته کفایت میکند .

گام نخست در ساخت این سوخت باریکه هایی از پادپروتونها در شتاب دهنده ذرات  و سپس ذخیره کردن انها در تله پنینگ است ک اسمیت در ان را ساخت .وزنه تله پنینگ 100 کلوگرم است .

حدود یک تریلینیوم  پاد پروتون در میدان مغناطیسی ذخیره خواهد شد  .

اگرچه پاد ماده گران ترین ترکیب بر روی زمین است و قیمتش هر سال دارد کاهش پیدا میکند{ قیمت تقریبی ان فعلا هر گرمی 62 تریلیون دلار است !!! }

سوالی ک وجود دارد این است ک چرا گیتی بیشتر از ماده ساخته شده ؟؟؟

  تا پاد ماده ... ایا پاد ماده و ماده اگر در ابتدای عالم مقادیری یکسان داشتند نباید هم را نابود میکردند ؟؟؟

 ساخاروف دانشمند روس برای شوروی  در دهه پنجاه میلادی بمب هیدروژی را اختراع کرد./ او این نظریه را پیش کشید که در اغاز گیتی در مقدار ماده و پاد ماده تفاوتهایی اندک و جزئی وجود داشت . او این عدم تفارن را نقص نهاد

ساخاروف عملا فرض کرد ک تمام اتمهای در گیتی امروزین بازمانده ای از تعدیل تقریبا کامل ماده و پاد ماده هستند و بیگ بنگ باعث تعدیل کیهانی ان دو شد .

Mahta 💙:
آیا کاملا اتفاقی بود که جهان ما از ماده تشکیل
شده است؟؟؟

تصور کنید ک در بالای قله ای بلند ایستاده اید و ناگهان می لغزید. جهت افتادن شما از پیش تعیین شده نبوده و تصادفی خواهد بود و احتماال بستگی ب این خواهد داشت ک آخرین لحظه حواستان ب کدام جهت بوده و یا آخرین گام را در کدام جهت برداشته بودید.

احتماال جهان ما نیز ب طور مشابهی است و حتی اگر
قوانین فیزیک را ثابت در نظر بگیریم، عدم تقارن نهایی ماده و پاد ماده ناشی از شرایط اولیه تصادفی خواهد بود


دقیقا مثل افتادن شما از قله، قانون جاذبه ثابت است و شما را به افتادن سوق می دهد، اما جهت افتادن
تصادفی است. یک بار دیگر نیز می گویم که با این اوصاف وجود ما ناشی از یکی از اتفاقات تصادفی محیطی است.

Mahta 💙:
جهان در متقارن ترین حالت آغاز شد و در این حالت ماده ای وجود نداشت.

جهان کامالن خالی بود. سپس حالت دوم بوجود امد ک در آن ماده وجود داشت. حالت دوم تقارن کمتری داشت
و همچنین انرژی کمتری نیز داشت. نهایتا یک تکه از فاز نامتقارن ظاهر شده و ب سرعت رشد کرد.
انرژی آزاد
شده در طی تبدیل فاز ذرات را تشکیل داد. این اتفاق ب نام انفجار بزرگ شناخته می شود. جوابی ک ب سوال
قدیمی "چرا به جای هیچ، چیزی وجود دارد" این است ک "هیچ چیز" ناپایدار است

زمانيكه يك سياهچاله يا يك ستاره نوتروني يك ستاره را نابود مي كنند مقادير عظيمي پرتو آزاد مي شود. دانشمندان بر اين باورند ك وقتي الكترونها و پوزيترونها در زمان نابود شدن پرتوهاي گاما "آشكار گر" را منتشر مي كنند

، اين پرتوهاي گاما نيز مي توانند با تركيب شدن ، الكترون و پوزيترون توليد كنند تا مكانيسم ايجاد ابر ضد ماده را فراهم نمايند. بر اساس محاسبه پژوهشگران يك ستاره نسبتا عادي ك توسط سياهچاله يا ستاره نوتروني متلاشي مي شود قادر است صد هزار بيليون بيليون بيليون بيليون پوزيترون (عدد يك با چهل و يك صفر) در ثانيه توليد كند.

يافته هاي پژوهشگران در نسخه دهم ماه ژانويه 2008 مجله Nature  به چاپ رسيده است.    


  منبع : Natural

با کارهای پیشگامانه " پل دیراک "  یکی از برجسته ترین فیزیک دان های سده بیستم کشف پاد ماده عملا به 1928 باز میگردد / دیراک متولد 1902 کسی بود که صاحب کرسی لوکاسین در دانشگاه کمبریج بود همون کرسی که نیوتون داشت و هم اکنون در اختیار استیون هاوکینگ است .

دیراک نابغه ی فیزیک،دانشمندی کم حرف و بسیار پر تلاش
از یابنده ی اسپین ذرات تا پاد ماده و براکت ها کار این فیزیک دان عزیز است...
<ψ|ψ>=1

وی انقلابی در سال 1925 در زمینه کوانتوم انجام داد

نظریه کوانتوم بر اساس این ایده بود ک ذرات همانند الکترون را نَ ب صورت ذره نقطه مانند بلکه ب صوورت نوعی موج بیان کرد ک با معادله موج مشهور " شرودینگر" توصیف میشود .

ولی دیراک وجود نقصی در معادله شرودینگر پی برد . این تنها به توصیف الکترونهایی میپرداخت ک با سرعت پایین حرکت میکنند . در سال 1928 پل دیراک معادله اصلاح شده برای معادله شرودینگر پیشنهاد داد که کاملا از نظریه انیشتین پیروی میکرد .
چند سال پس ازآن دیراک پیش بینی خیره کننده ی خودرا بیان کرد  ....

شخصی ب نام کار اندرسن  عملا پاد الکترون را کشف کرد و در سال 1933 دیراک جایزه نوبل را از ان خود کرد .
ب بیان دیگر پاد ماده اولین بار توسط معادله دیراک دو جواب داد .
یکی برای ماده و دیگری برای پاد ماده .

معادله دیراک نه تنها وجود پاد ماده را پیش بینی کرد بلکه برای اسپین الکترون را نیز پیش بینی کرد .


اما سوال بزرگ تر . اگر برای هر ذره یا عنصر یا ماده یا هر چیزی پاد انها نیز وجود دارد ایا پادگرانش هم ممکنه ایا پاد گیتی هم وجود دارد ؟
چرا طبیعت پاد ماده را مجاز دانسته ؟ ایا پاد گیتی ها بر این اسا میتوانند وجود داشته باشند ؟
تا جایی که دانشمندان نظریه دادند میتواند جود داشته باشد

چون برخورد ضد ماده با ماده معمولی باعث نابودی انها میشود ساختن اجحسام بزرگ از پاد ماده واقعا سخت و در حال حاظر ما فقط توانایی ساخت چند صد اتم ضد هیدروژن در یک زمان داریم – که وقتی انها باعث نابودی هم میشن انرژی حاصل از اونها و ضد ماده باید در جایی ظاهر شود بهمین دلیل از نابودی ماده و ضد ماده به عنوان نوعی بمب یاد میشه اما تولید طبیعی ضد ماده بسیار مشکله پس بر خلاف بمب شکاف هسته ای اورانیوم که به ما این اجازه را میدهد تا از انرژی ذخیره شده در اورانیومی استفاده کنیم که برای اولین بار به شکل طبیعی در یک انفجار ابرنواختری تولید شد –شما مجبورید برای ساخت یک بمب ضد ماه خودتان ضد ماده مورد استفاده را بسازید