Anti madde ile yıldızlara yolculuk:

Antimadde, sadece bilimkurgu filimlerinde gördüğümüz hayali bir kavram değildir.1920 yılında, İngiliz fizikçi Paul Dirac, alıştığımız maddenin tam tersi olan bir maddenin varlığını ortaya koymuştur.Örneğin, anti madde, (+) yüklü elektronlara(pozitronlar) sahiptir.Bundan iki yıl sonra, Amerikalı iki bilim adamı, Robert Milikan ve Carl Anderson, kozmik ışınların atmosfere girişi sırasında pozitron oluşumunun gerçekleştiğini ortaya koydular.Bundan yaklaşık yirmi yıl sonra ise Kaliforniya Üniversitesi’nden bir grup, Bevatron adlı parçacık hızlandırıcısının çalışması sırasında antiproton çıkışının gerçekleştiğini gözledi.Emillio Segre başkanlığındaki bu grup, birmilyar elektronvoltluk bir enerji ile protonları metal bir hedef üzerine çarptırmıştı.Çok yüksek enerji ile gerçekleşen bu çarpışmadan antiprotonlar ortaya çıkmıştı.Artık biliyoruz ki, her temel parçacığın bir antimadde formu bulunmaktadır.Bu ikisi bir araya geldiğinde şiddetle reaksiyona girmekte ve birbirlerini yok etmektedirler.Günümüzde fizikçiler, bu reaksiyonu proton, nötron, lepton ve quark gibi parçacıkların dünyasını keşfetmekte kullanmaktadırlar.Artık, dünyanın pek çok yerinde bulunan Bevatron’dan çok daha güçlü parçacık hızlandırıcıları ile protonlar antiprotonlarla elektronlar antielektronlarla çarpıştırılmakta ve elde edilen çok değişik sonuçlar, atomun yapısını biraz daha açığa çıkarmaktadır.

Acaba antimaddeyi çok daha pratik amaçlar için kullanamaz mıyız? Bu soruya cevap olarak, hemen tıbbi bir uygulamayı örnek verebiliriz.Pozitron emisyon tomografi (PET) denilen bu yöntemle, vücut dokuları görüntülenip, hastalıklar teşhis edilebilmektedir.Fakat, antimaddenin en büyük gücü, enerji göstergesinde dikkatleri çekmektir.Öyle ki, bir kiloğram benzin yanarak 9,1 milyon Joul, 1Kg uranyum fizyonla 82 milyon Joul enerji verirken, 1 Kg proton antiproton reaksiyonu sonucu 90.000 milyon Joul enerji açığa çıkmaktadır.

Bu çok cazip enerji kaynağı, uzmanları antimaddeyle yakından ilgilenmeye itmiştir.Özellikle ABD Hava Kuvvetleri, antimadde enerjisini uzay roketlerinde kullanabilmenin yollarını aramaktadır.Eğer bu ve buna benzer çalışmalar meyve verirse, kendimizi yeni bir çağda, antimadde, antimadde teknolojisi çağında ve keşfedilmeyi bekleyen milyonlarca yıldızın arasında bulabiliriz.

Anti Madde Enerjisi

Antimadde reaksiyonları ne tür bir enerji üretmektedir? Elektron ve pozitronlar birbirini yok ettiğinde, ortaya yüksek enerjili gamma ışınları çıkmaktadır.Öte yandan, proton-antiproton reaksiyonları daha karışıktır.Çünkü proton ve antiprotonlar, quark adı verilen üç ayrı temel parçacıktan oluşmuş kompleks yapılardır.Proton- antiproton tepkimesi, ilk olarak gamma ışını ve iki quarktan oluşan üniteler olan pionları verir.Bu pionların bazıları, elektriksel olarak yüklüdür, bazıları ise nötrdür.Pionlar, daha sonra pozitron ve elektrona dönüşürler.Sonuçta ise elektron ve pozitronlar yine gamma ışınlarını verirler.

Gama ışınları, çok enerjitik ve insanlar için ölümcüldür.Ayrıca, odaklanmaları çok zor olduğundan, kullanışlı bir enerji kaynağı değildir.Öte yandan, proton-antiproton karşılaşmasının bir ürünü olan elektrik yüklü pionlar için aynı şeyler söylenemez.Bu parçacıklar, manyetik alan içerisinde istenilen yere yöneltilerek, kinetik enerjileri ısıya dönüştürülüp kullanılabilir hale getirilebilirler.Bütün bunlara rağmen, antimaddeyi bir enerji kaynağı olarak kullanmamızı engelleyen iki temel proplem vardır.İlk sorun, işin ekonomik yönüdür.Öyle ki, antimadde üretmek, rüzgar, su, odun, petrol ve nükleer enerji kaynaklarının verimini arttırmaktan çok daha pahalıya mal olmaktadır.Mesela, sadece bir proton-antiproton çifti oluşturmak için, bir giga elektron volt enerji gerekmektedir.Diğer tüm metotlar da aynı şekilde, alınabilecek enerjinin 250 katı bir maliyet enerjisine gerek duymaktadır.

İkinci sorun ise üretimin verimliliği meselesidir.Bugün, antimadde üretiminde kullanılan dev parçacık hızlandırıcıları oldukça verimsizdir.Bunların ürünü olan antimaddenin işlemden çıkan madde içindeki oranı 1/1 milyon ve 1/1 milyar arasında değişmektedir.Şu an için 1 mikrogram antimadde, bin milyar dolara mal olmaktadır.Bu yüzden ancak femtogram [ 10* (-15) gr] ve altogram [ 10* (-18 gr) ] ölçülerinde elde edilebilmektedir.Fakat bu sorun, daha verimli antimadde fabrikaları kurmakla çözümlenebilir.Böylece şimdikinden daha ekonomik üretim yapılabilir.Mesela % 0.0000001 yerine % 0.01 verimlilikte bir işlem gerçekleştirilebilirse, maliyet bir mikrogram için 1 milyon dolara inebilir.

1950’lerde, ABD hükümeti, nüler güçle, çalışan bir uçak yapabilmek için yüz milyonlarca dolar harcamıştı.Böyle bir uçak, hiç konmadan haftalarca uçabilecektir.Bu özellik, ona oldukça önemli bir askeri değer yüklemekteydi.Fakat aşırı ağırlık ve ürkütücü kaza ihtimalleri bu projeye sınırlamalar getirmiş ve uygulanabilirliğini ortadan kaldırmıştır.Örneğin böyle bir uçak düşecek olsa, insanların başına korkunç felaketler gelebilirdi.Benzer sebeplerle, antimaddenin de atmosfer içinde uçak yakıtı olarak kullanılabilirliği yoktur; ekonomik düzlemde ise fosil yakıtlarla asla kıyaslanamaz.

Buna rağmen antimadde, roketler için uygun bir yakıt olabilir.Daha 1950’lerde Alman bilim adamı Eugene Sanger, bir foton roketinin hayalini kurmuştu.Bu roket için itici güç, elektron-pozitron reaksiyonundan sağlanıyordu.Araçta, hayali bir elektron-gaz ayna, gamma ışınlarını odaklıyordu. Fakat Sanger, bunu yapmanın yolunu asla bulamadı. Öte yandan, antiprotonun keşfi, durumu değiştirmiştir.Eğer birkaç miligram antimadde üretip onu saklamayı başarabilirsek, bunu roketler için çok değerli bir yakıt olarak kullanabiliriz.Sanger’in foton roketi asla yapılamayabilir.Fakat, bir gün, birileri, bir pion roketini pekala gerçekleştirebilir.Antiproton tepkimesini uzay gemilerinde kullanmanın, en az iki yolu vardır: Birincisi, iyi düzenlenmiş bir sistemde, yüklü pionlar güçlü bir manyetik alan içinde tutulup, düzenli olarak arka bölmelere itilebilir.İkinci düzenekte ise su, metan veya sıvı hidrojen gibi bir ortamdan geçirilen pionlar, enerjileirni bu sıvılara aktarırlar.Oldukça yüksek bir enerji düzeyine çıkan sıvı, roketin arkasından dışarıya verilirken, araç ters istikamette yol alır.Böylece antimadde reaksiyonu sonucu oluşan enerjinin % 40-50’si kinetik enerjiye dönüşmüş olur.

Günümüzde, uzay araçlarında yakıt olarak, sıvı hidrojen ve oksijen karışımı kullanılmaktadır.Bu yöntemle bir tonluk bir cismi, dünya çevresinde bir yörüngeye oturtmak, yaklaşık 5 milyon dolara mal olmaktadır.Oysaki 10 mg’lık bir antimadde, bu yakıtın 120 tonunun yapacağı işi görebilmektedir.Eğer antiprotonun miligramı 10 milyon dolara maledilebilirse, mevcut sistemler içinde en ucuz uzay yolculuğu antimadde ile yapılabilir.

Şimdilik, antimadde ile uzay yolculuğu, çok uzaklarda duran bir hedef görünümündedir.Bu fikirlerin uygulamaya sokulabilmesi için, antimadde teknolojisinin ve roket sistemlerinin, çok daha geliştirilmesi gerekmektedir.Öte yandan, ilgili kişi ve kuruluşlar bu işi oldukça ciddi olarak ele almakta ve çalışmalarını sürdürmektedir. Özellikle, ABD’de askeri çevreler, antimadde enerjisine oldukça önem vermekte ve araştırmalar için maddi imkan sağlamaktadırlar.Uzmanlar, antiproton roketlerinde ağırlığın şimdikilerin yarısı kadar olacağını söylemektedirler.

Kısa bir süre önce, Hawai Üniversitesi’nden James Gaines, antimaddeyi depolayıp reaksiyonları kontrol altına almanın bir yolunu buldu.Gaines’in önerisi antiprotonları bir antihidrojen topu içinde saklamaktı (antihidrojen, bu antiproton ve pozitronun meydana getirdiği yapıdır).Henüz kimse antihidrojen üretebilmiş değil; ama yine de yakın gelecekte bunun gerçekleşmesini umabiliriz.Gaines, bir antihidrojen topunun, antimadde reaksiyonuna karşı ne denli dayanıklı olduğunu hesapladı.Yine yapılan hesaplara göre, 10 miligram ağırlığında bir top, yüzeyinde saniyede 300 defa meydana gelen antimadde reaksiyonlarıyla patlamadan durabilmektedir..Böylece bir antihidrojen topu, sadece gerekli miktarda reaksiyona izin vererek, patlama ve kaybetme korkusu olmadan antimaddenin taşınmasına, kullanılmasına ve depolanmasına imkan verecektir.Antimadde roketi için basit, fakat akılcı bir sistem, kaliforniya’dan Bruno Augenstein tarafından planlanmıştır. ‘‘Termal tungsten özlü antimadde güç ünitesi’’ adı verilen bu sistemde en önemli kısım, ortada bulunan tungsten bloktur.Bu blok, delikli bir yapıda olup, içerisinde sıvı tutma kapasitesine sahiptir.Tam ortasından ise düzgün bir kanal geçer.Bu kanalın içerisine yerleştirilen borularda, antimadde reaksiyonları gerçekleşir.Bu reaksiyonlar sonucu oluşan enerji ise dışarıdaki sıvıya ısı olarak aktarılır ve böylece, iyonize olan sıvı, çok yüksek bir güçle roketin arkasından atılırken, araç, diğer yöne doğru ilerler.

Augenstein’in bu roket modeli, şimdikilere göre oldukça hafiftir.Başka bir projede ise çok güçlü bir manyetik alan, antimadde reaksiyonlarında meydana gelen pionları roketin arkasından dışarıya yönlendirmektedir.Amerikan Hava Kuvvetleri, antimaddeyi uzay keşiflerinden çok, dünya etrafındaki yörüngelere uçuş için kullanmayı planlamaktadır.Antimadde ile çalışan bir uzay dolmuşu, Satürn V roketiyle aynı güç ve yük kapasitesine sahip olabilir.Bu tür bir araç, daha çok yörüngeye çeşitli yükleri taşımakta kullanılabilir.Örneğin SDI projesi doğrultusunda, uzay savunma silahları, bu şekilde yörüngeye yerşleştirilebilecektir.

Fakat antimaddeyle çalışacak bu tür araçların, insan sağlığını ve çevreyi oldukça tehtit edeceği de bir gerçektir.Bu yüzden, bunların fırlatma rampalarının yerleşim bölgelerinden uzak yerlere kurulması düşünülmektedir.

Alıntı: Bilim ve Teknik –Kasım 1989- Sayfa: 16...18

Hiçbir yazı/ resim izinsiz olarak kullanılamaz!! Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla siteden alıntı yapılabilir.

Ana Sayfa /i ndex /Roket bilimi / E-Mail /CetinBAL/Quantum Teleportation-2

Time Travel Technology /Ziyaretçi Defteri /UFO Technology/Duyuru

Kuantum Teleportation /Kuantum Fizigi /Uçaklar(Aeroplane)

New World Order(Macro Philosophy) /Astronomy