طبیعت همواره به آن سادگی که دوست دارید نیست. دانشمندان به تازگی دارند به این نتیجه می رسند که مادۀ عادی که از اتمها، یونها و مولکولها ساخته شده است. فقط بخش کوچکی از آن چیزی است که خهان را می سازد.

مادۀ آینه ای

شاید در فیلمهای تخیلی چیزی به نام ضد ماده به گوشتان خورده باشد؛ اما چنین چیزی یک واقعیت علمی است. هر نوع ذرۀ ماده دارای یک تصویر آینه ای به نام ضد ذره است. برای مثال، ضد الکترون ، پوزیترون نام دارد که دارای همان جرم اما با مشخصات مخالف – نظیر نوع بار – است. اگر یک ذره به ضد ذرۀ خود برخورد کند ، هر دو نابود می شوند و فورانی از انرژی به وجود می آید. ذره ها و ضد ذره ها همواره درون پرتوهای کیهانی تولید و نابود می شوند و از فضا، زمین را زیر بمباران خود دارند. دانشمندان می توانند ضد ماده را به مقدار میکروسکوپی در آزمایشگاه تولید کنند. آنان امیدوارند این مقدار به اندازه ای برسد که برای تأمین سوخت سفینه های فضایی کافی باشد. فقط با یک قاشق چایخوری ضد ماده ، می توان موشکی به مریخ فرستاد.

دانشمندان ضد ماده را از طریق منفجر کردن اتمها با استفاده از پرتوهای گاما می سازند. این تصویر، مسیر مارپیچ یک الکترون در یک آشکار ساز ذره را نشان می دهد (به رنگ سبز) که در جهت مخالف ضد مادۀ پوزیترون خود ( به رنگ قرمز) چرخش می کند. مسیر طویل سبز رنگ، مربوط به یک الکترون دیگر است.

نقشۀ ذهن

از ضد ماده می توان برای تماشای فکر مردم استفاده کرد. در توموگرافی یا برش نگاری مغز از طریق گسیل پوزیترونی ، نوعی قند رادیواکتیو به نام PET را به مغز تزریق می کنند. مغز کار خود را با استفاده از انرژی حاصل از قند انجام می دهد و به همین دلیل، بخشهایی که درگیر تفکرند ، بیشترین مقدار قند را به مصرف می رسانند. PET پوزیترونهای ضد ماده را از این نواحی فعال مغز آزاد می کنند . این پوزیترونها درون مغز به مخالفهای الکترونی خود برخورد می کنند و نابود می شوند و به صورت امواجی از انرژی به نام پرتو های گاما در می آیند. با آشکار سازی پرتوهای گاما، نقشه ای کامپیوتری از مغز به دست می آید.

در اسکن PET ، از ضد ماده برای خلق تصویر کامپیوتری مغز استفاده می شود. تکه های قرمز و زرد موجود در این اسکن ، بخشهایی از مغز را نشان می دهند که درگیر شنیدن موسیقی اند.

راز مادۀ گمشده

در سال 1933 ، یک ستاره شناس سوئیسی به نام فریتز زویکی، مشغول تماشای مجموعه ای از کهکشانها به نام خوشۀ کوما بود. آنها با چنان سرعتی در حال چرخش بودند که عملا ً باید از هم دور و پخش و پراکنده می شدند. زویکی چنین استدلال کرد که درست همان طور که جاذبۀ نامرئی خورشید زمین را در مدار نگه میدارد و مانع از دور شدن آن می شود ، باید جرم عظیم ناآشکاری وجود داشته باشد (مادۀ سیاه) که کهکشانها را کنار هم نگه می دارد. در آن زمانایده های زویکی بسیار دور از ذهن و باور نکردنی به نظر می رسید؛ اما اکنون دانشمندان عقیده دارند که احتمالا ً 90 درصد جهان از همین مادۀ سیاه اسرار آمیز ساخته شده است.

این تصویر ماهواره ای پرتو ایکس، ابری از گاز صورتی و داغ را نشان می دهد که لکه های سفید بزرگ ( کهکسانها ) را احاطه کرده است. دانشمندان عقیده دارند که یک «مادۀ سیاه» نامرئی ، ابر را یکپارچه نگه می دارد.

عبور از درون

چنین نیست که تمام شکلهای عجیب ماده فقط در فضا یافت شوند. آیا می دانید که در هر ثانیه میلیاردها ذرۀ ریز به نام نوترینو مثل برق از بدن شما عبور می کنند و سپس از درون خود زمین نیز می گذرند؟

نوترینوها ، بر خلاف بیشتر ذره های ماده ، به قدری سبک اند که به نظر می رسد تحت تأثیر جاذبه قرار نمی گیرند و چون فاقد بارند، نسبت به نیروهای الکتریکی نیز واکنش نشان نمی دهند. با این مشخصات، شگفت آور است که دانشمندان توانسته اند این ذره ها را کشف کنند. آنان در اعماق یک معدن نیکل در «سودبری» کانادا ، یک گوی پلاستیکی به اندازۀ ساختمانی ده طبقه قرار داده اند که پر از آب سنگین (آب دارای نوترونهای اضافه ) است و از آن برای آشکار سازی نوترینوها استفاده می شود . این کره یا گوی مجهز به 10000 آشکار ساز تابش یا تشعشع است که روزانه بارقه های ضعیف نور فقط چهار نوترینو را آشکار می سازند.  

بارقۀ پرتوهای زرد رنگ در تصویر بالا، نشان دهندۀ آشکار سازی یک نوترینو است . دانشمندان امیدوارند که بتوانند وزت دقیق نوترینوها را به دست آورند؛ چون آها ممکن است بخشی از جرم جهان را تشکیل دهند که دانشمندان هنوز در محاسباتشان آن را منظور نکرده اند.

نوشته شده در چهارشنبه سی ام مرداد 1387ساعت 16:32 توسط ترسیم گر|