نماد سایت خبرگزاری سیناپرس

تولد ضد ماده درون طوفان

وقتی هواپیمای «جوزف دوایر» به‌اشتباه به داخل ابر‌های باردار پیچید، هزینه این چرخش اشتباه مشخص بود؛ پرواز این فیزیک‌دان جوی از درون یک طوفان ترسناک عبور می‌کرد. اما این تنها اتفاق نبود و مه‌ای غافلگیرکننده و رمزآلود از ضد ماده انتظار او را می‌کشید. هرچند طوفان‌های قدرتمند به‌عنوان تولیدکننده‌های پوزیترون (ضد ماده الکترون) شناخته می‌شوند، اما آن‌ها می‌گویند ضد ماده مشاهده‌شده توسط دوایر و تیمش به‌وسیله هیچ‌یک از فرآیند‌های شناخته‌شده توضیح داده ‌نمی‌شود.  « این پدیده آن‌قدر عجیب بود که ما چندین سال است به مطالعه روی آن مشغول هستیم.» این را دوایر از دانشگاه «نیوهمپشابر» در دورهام می‌گوید. آن پرواز 6 سال پیش رخ داد اما تیم به‌تازگی نتایج آن را منتشر کرده است. «مایکل بریگز» فیزیک‌دان مرکز پرواز‌های فضایی مارشال آلاباما که در این پژوهش شرکت نداشته می‌گوید:« این نتایج بسیار متحیرکننده هستند.»
یکی از ویژگی‌های کلیدی ضد ماده این است که وقتی یک‌ذره از آن به ذره معمولی مشابهش برخورد می‌کند، هردوی آن‌ها طی فرآیندی که به آن نابودی گفته می‌شود به ذرات دیگر تبدیل می‌شوند. این ویژگی ضد ماده را بسیار  نایاب می‌کند.  بااین‌حال چیزی که برای مدت‌های طولانی به‌عنوان پوزیترون شناخته می‌شود در فروپاشی اتم‌های رادیواکتیو یا پدیده‌های اختر فیزیکی تولید می‌شود، پدیده‌هایی مثل ورود تشعشعات کیهانی به جو زمین. در دهه گذشته تحقیقاتی که به‌وسیله دوایر و دیگران انجام‌شده بود نشان داده که طوفان‌ها هم می‌توانند پوزیترون تولید کنند، همین‌طور پروتون‌های انرژی بالا یا اشعه Y. برای مطالعه همین اشعه کیهانی Y بود که دوایر، سپس در موسسه تکنولوژی فلوریدا یک آشکارگر ذرات را درون یک هواپیمای گلف استریم V جای دادند که بیشتر برای اهداف تجاری استفاده می‌شود.
در 21 آگوست 2009 به سمت چیزی پیچید که از روی پروفایل راداری به نظر می‌رسید ساحل جورجیا باشد. دوایر می‌گوید:« اما در عوض آن چیز، ردیفی از صاعقه‌ها بود و ما مستقیم به داخل آن پرواز کردیم. او ادامه می‌دهد: « هواپیما به جلو و عقب غلتید و به‌صورت ناگهانی به پایین سقوط کرد و من واقعاً فکر کردم خواهم مرد.»
در آن دقایق وحشتناک آشکارگر سه برخورد با اشعه Y را در انرژی 511 کیلو الکترون‌ولت ثبت کرد؛ انرژی‌ای که نشانه نابودی پوزیترون و الکترون است. دوایر و همکارانش می‌گویند هر برخورد از اشعه Y حدود یک‌پنجم ثانیه طول کشید و برخورد‌های دیگری همراه آن بود که انرژی‌های کمتری داشتند. تیم نتیجه گرفتند که آن اشعه‌ها‌ی Y انرژی کمتری داشتند چون مسافت طولانی‌تری را پیموده بودند. آن‌ها همچنین محاسبه کردند که یک ابر پوزیترون با عمر کوتاه و به عرض حدود 1 تا 2 کیلومتر هواپیما را محاصره کرده بود. اما دریافتن این‌که چه چیزی می‌تواند باعث تولید این ابر گسترده از پوزیترون  شود بسیار سخت است . دوایر دراین‌باره می‌گوید:« ‌به مدت 5 سال تلاش کردیم تا تولید این حجم پوزیترون را به‌صورت یک مدل دربیاوریم.»
الکترون‌های بدون بار ناشی از تخلیه بار الکتریکی از ابر‌های باردار می‌توانند تا حد سرعت نور شتاب گرفته و اشعه بسیار پرقدرت Y را تولید کنند که در برخورد با هسته اتم‌ها می‌تواند جفت الکترون پوزیترون را تولید کند. اما آشکارگر تیم  اشعه Y کافی باقدرت مناسب این کار را تشخیص نداده است. یک توضیح احتمالی دیگر این است که پوزیترون دارای منشأ تشعشعات کیهانی باشد؛ ذر‌ات بنیادینی از فضای خارجی که با هسته اتم‌ها در قسمت بالایی جو زمین برخورد کرده و بارشی از ذرات پرانرژی با عمر کوتاه شامل اشعه Y تولید می‌کند. دوایر می‌گوید:« آنجا همیشه بار ملایمی از پوزیترون وجود دارد.»  بر اساس قواعد ممکن است مکانیسمی وجود داشته باشد که پوزیترون‌ها را به سمت هواپیما هدایت کند. اما این حرکت پوزیترون‌ها باید نوع دیگری از تشعشع را تولید می‌کرده که تیم موفق به کشف آن نشده است.
«جاسپر کیرکبی» فیزیک‌دان ذرات بنیادین است و یک مطالعه را برای ردیابی تأثیر تشعشعات کیهانی بر شکل‌گیری ابر‌ها در سرن رهبری کرده معتقد است این نتایج این تیم نشانه شکل‌گیری پوزیترون‌ها است.  او می‌گوید: « تفاسیر باید تائید شده و مشخص باشند.» او معتقد است برآورد این تیم از اندازه ابر قانع‌کننده نیست.
اگر حرف کیرکبی درست باشد و ابر کوچک‌تر از آن چیزی بوده که تیم برآورد کرده، آن‌وقت احتمال دارد پوزیترون‌ها در اطراف هواپیما نابودشده باشند یا حتی روی خود هواپیما. «الکساندر گورویچ» فیزیک‌دان جوی از موسسه فیزیک لبدوف مسکو معتقد است؛ بال‌های هواپیما ممکن است باردار شده باشند و یک میدان الکتریکی شدید در اطراف به وجود آمده و باعث تولید پوزیترون شده باشد.»
برای پاسخ دادن به این سوالان دوایر نیاز به یک مشاهده تازه از قسمت‌ها داخلی ابر‌ها باردار دارد. برای انجام این کار او و دیگران بالون‌ها را مستقیما به درون طوفان‌ها خشونت‌بار می‌فرستند. بنیاد ملی علوم هم می‌خواهد یک آشکارگر را درون هواپیمای A-10 که در مقابل شرایط بد آب و هوایی مقاوم است به درون طوفان بفرستد. این کار می‌تواند پاسخی برای این سوال بیابد که آیا روش دیگری برای تولید ضد ماده وجود دارد یا نه؟ درصورتی‌که پاسخ این پرسش مثبت باشد آن‌وقت روش جدیدی برای تولید ضد ماده شناخته می‌شود. روشی که می‌تواند به حل معمای ضد ماده،تحقیقات ماده تاریک و همین‌طور عرصه‌های تخیلی‌تری همچون ساخت پیشرانه‌های ضد ماده بینجامد.

منبع

No tags for this post.
خروج از نسخه موبایل