10حقائق رُبما لا تعرفها عن المادة المضادة . - مقال كلاود
 إدعم  المنصة   
makalcloud
تسجيل الدخول

10حقائق رُبما لا تعرفها عن المادة المضادة .

  نشر في 15 أكتوبر 2017  وآخر تعديل بتاريخ 17 أكتوبر 2017 .

في فيزياء الجسيمات ، المادة المضادة هي إمتداد لمفهوم الجسيم المضاد للمادة ،وتتكون المادة المضادة من جسيمات مضادة بنفس الطريقة التي تتكون منها المادة العادية من جزيئات ، فنلاحظ أن الإلكترون نظيره يسمى البوزيترون ويحمل شحنة موجبة ومضاد البروتون يحمل شحنة سالبة لذا نستطيع خلق مضاد بذرة الهيدروجين من خلال هذه المضادات بنفس الطريقة التي تكونت منها ذرة الهيدروجين العادية .

والمادة المضادة هي أيضا وجدت في الخيال العلمي في كتاب وفيلم الملائكة والشياطين .

لكنها هي أيضا مادة في الواقع ، عندما تقابل المادة المضادة نظيرتها من المادة هنا يُباد كلاً منهما ويتحولان إلى طاقة .

بينما قنبلة مضاد المادة ومشغل مركبة مضاد المادة الفضائية هي من ضروب الخيال البعيدة ، في المقابل تبقى حقائق عن المادة المضادة تلك التي تدغدغ خلايا دماغك ..







1-المادة المضادة أبادت جميع المواد في الكون قبل الإنفجار العظيم.

وفق نظرية الإنفجار العظيم خلقت مادة وضدها في كمية متساوية وعندما قابلت إحداهن الأخرى تلاشيا ، لا شئ تبقى منهما سوا طاقة خلفت نتيجة هذا اللقاء الذي كُتب فيه هلاكهما !

إذاً في المبدأ لا شئ منا نحن يجب أن يوجد ، لكن نستطيع القول أنه كان هناك جسيم مادة إضافية لكل زوجين من بليون مادة وضدها ..في الحقيقة يصعب توضيح عدم التناسق هذا 





2-المادة المضادة هي أقرب إليك مما تتخيل!

كمية صغيرة من المادة المضادة تمطر بشكل مستمر إلى الأرض في شكل شعاع كوني ، جسيمات نشيطة من الفضاء هذه الجسيمات هي المادة المضادة تصل إلى الأتموسفير في مجاليتراوح بين أقل من متر مربع إلى أكثر من 100 متر مربع. كما شهد العلماء أدلة على إنتاج المادة المضادة فوق العواصف الرعدية. 

لكن مصادر المادة المضادة الأخرى هي أقرب إلى المنزل على سبيل المثال الموز ينتج المادة المضادة!

يصدر واحد من البوزيترون ، والمادة المضادة تعادل الكرتون واحد وهذا يحدث كل 75دقيقة ، هذا يحدث لأن الموز يحتوي على كمية من البوتاسيوم -40 ، بطبيعة الحال تحل نظائر البوتاسيوم المشعة ، البوتاسيوم-40 يضمحل ويبصق من حين لآخر بوزيترون في العملية .

أجسامنا أيضا تحتوي على البوتاسيوم مايعني أن البوزيترون أيضا ينبعث منك !

ولأن المادة المضادة تنتهي فورا عند مقابلتها المادة إذا جسيمات المادة المضادة تملك حياة قصيرة جدا.

3-البشر يخلقون كمية ضئيلة من المادة المضادة.

غرام من المادة المضادة يمكن أن ينتج انفجار بحجم القنبلة الذرية، كل من البروتونات المضادة التي تم إنتاجها في مسرع الجسيمات تضيف ما يصل 15نانو غرام فقط ، تلك التي قدمت في سيرن تصل إلى حوالي 1نانو غرام ، في ديسي في المانيا تصل إلى مايقارب 2نانو غرام من البوزيترون (حسب إحصائيات 2015).

اذا كانت كل المادة المضادة التي أنتجها البشر على الإطلاق قد أُبيدت في وقت واحد ، فإن الطاقة المنتجة لن تكون كافية حتى لغلي كوب من الشاي .

وتكمن المشكلة في كفاءة وتكلفة الإنتاج والتخزين للمادة المضادة .


4-هناك شئ مثل فخ المادة المضادة.

لدراسة المادة المضادة أنت بحاجة إلى أن تمنعها من الإبادة مع المادة ، العلماء ابتكروا طرق لفعل ذلك .

يمكن أن تحمل جزيئات المادة المضادة المشحونة في أجهزة تسمى الفخاخ بينينج.

هناك مسرعات صغيرة في الداخل والجسيمات دوامة حول المجالات المغناطيسية والكهربائية ، من خلال ذلك يحتفظ بها من الاصطدام مع جدران الفخ .

لكن الفخاخ بينينج لن تعمل على جزيئات محايدة مثل الهيدروجين المضاد لانه لا يوجد لديه شحنه ، لا يمكن أن تقتصر هذه الجسيمات بواسطة المجالات الكهربائية بدلا من ذلك فإنها تُعقد في الفخاخ إيوف .

تعمل من خلال خلق منطقة من الفضاء حيث يحصل على مجال مغناطيسي أكبر في جميع الاتجاهات .

الجسيمات حينها توجد عالقة في المنطقة مع المجال المغناطيسي الأضعف، ولربما يكون المجال المغناطيسي للأرض نوع من مصيدة المادة المضادة!


5-جسيمات المادة المضادة ربما تسقط .

جسيمات المادة المضادة والمادة تملك نفس الكتلة وتختلف في خواص مثل الشحنة الكهربائية .

النموذج القياسي المعياري يتوقع أن تملك الجاذبية نفس التأثير على المادة والمادة المضادة.

اكتشاف تأثير الجاذبية على المادة المضادة ليس سهلا كرؤية تفاحة تسقط على الأرض من الشجرة ، هذه التجربة تحتاج لتعلق المادة المضادة في فخ أو إبطائها عن طريق تبريدها في درجة حرارة أعلى من الصفر المطلق.





6-يتم دراسة المادة المضادة في تباطؤ الجسيمات .

لابد لك وقد سمعت عن مسرعات الجسيمات ، هل سمعت أيضا عن تباطؤ الجسيمات؟

ويشتمل سيرن على آله تسمى مُبطئ /تباطؤ البروتونات ، وهي حلقة تخزين يمكنها التقاط بروتونات مضادة لدراسة خصائصها وسلوكها .

في مسرعات الجسيمات الدائرية الكبير مثل مصادم الهادرونات الكبير تحصل الجسيمات على ركلة من الطاقة في كل مرة يكمل فيها الدوران ، تباطؤ الجسيمات في الاتجاه المعاكس؛ حيث إنه لابد من زيادة الطاقة لرد الجسيمات إلى الوراء لإبطاء سرعتها .


7-النيترونات (الجسيمات المحايدة) قد تكون جزيئاتها المضادة .

جسيمات المادة وشريكتها المادة المضادة تحمل إشارات مغايرة لذا من السهل التمييز .

النيترونات تقريبا معدومة الكتلة وهذا نادراً ما تتفاعل ، وليس لديها شحنة أيضا .

العلماء يؤمنون بأنها قد تكون جسيمات ماجورانا ، وهي فئة نادرة من الجسيمات التي هي جزيئاتها الخاصة .

فمشاريع مثل ماجورانا EXO-200 تهدف لتحديد ما إن كانت هذه النيترونات هي ماجورانا ؛ من خلال النظر في سلوك يسمى الاضمحلال ثنائي النواة (neutrinos double _beta decay) بعض النوى المشعة تتحلل في وقت واحد ، وتصدر إلكترونين واثنين من النيوترونات ، إذا كانت النيوترونات هي جزيائتها المضادة الخاصة بها ، فإنها ستتبدد بعضها البعض في أعقاب الاضمحلال المزدوج ، نتيجة الاضمحلال الثنائي ، والعلماء سيلاحظون فقط الإلكترونات.

العثور على جزيئات ماجورانا يمكن أن يفسر سبب عدم وجود إتساق المادة المضادة ، فترض الفيزيائيون إن النيترونات المجاورانا يمكن أن تكون ثقيلة أو مضيئة، إن الضوء موجود ، وأن هذه النيترونوهات الماجورانا الثقيلة قد تآكلت بشكل غير متماثل .


8-المادة المضادة تستخدم في الطب .

يستخدم التصوير المقطعي الإصدار البوزيتروني (بوزيترون).

والنظائر المشعة التي تنبعث منها البوزيترونات (مثل النظائر الموجودة في الموز ) تهاجم مواد كيميائية مثل الجلوكوز التي يستخدمها الجسم بشكل طبيعي .

يتم حقن هذا في مجرى الدم ، حيث يتم كسرها طبيعيا في الأسفل ، تنتج البوزيترونات التي تقابل الإلكترونات فيتلاشى كل منهما . ( وللعلم التلاشي ينتج أشعة غاما )

درس العلماء في مشروع سيرن المواد المضادة كمرشح محتمل لعلاج السرطان ، وقد أكتشف الأطباء بالفعل أنها يمكن أن تستهدف الأورام مع حزم الجسيمات تلك التي تصدر طاقتها فقط بعد المرور الآخر خلال الأنسجة السليمة .


9-المادة المضادة قد لا تزال قائمة في الفضاء.

الطريقة التي يحاول العلماء خلالها حل مشكلة عدم تناظر المادة المضادة هي البحث عن المادة المضادة التي تركت من الإنفجار الكبير .

مقياس الطيف المغناطيسي ألفا هو كاشف الجسيمات الذي يقع فوق محطة الفضاء الدولية التي تبحث عن هذه الجسيمات ويحتوي النظام (AMS) على حقول مغناطيسية تعمل على إنحناء مسار الجسيمات الكونية لفصل المادة عن المادة المضادة ، حيث تقوم أجهزة الكشف بتحديد وتقييم الجسيمات أثناء مرورها .

تصادم الأشعة الكونية بشكل روتيني ينتج بوزيترونات ومضاد بروتونات ، لكن خلق مضاد ذرة هيليوم أمر صعب ومستلزم كمية ضخمة من الطاقة ، إلا أنه ليس مستحيل فقد تم خلق مضاد ذرة الهيليوم.

وهذا يعني أن مراقبة مضاد ذرة هيليوم واحدة دليل قوي على وجود كمية كبيرة من المادة المضادة في مكان آخر في الكون .


10-يدرس الناس بالفعل كيفية تزويد المركبات الفضائية بالمادة المضادة.

هل تصدق أن حفنة من المادة المضادة يمكن أن تنتج كمية هائلة من الطاقة ؟ في الحقيقة هذا ما جعل المادة المضادة وقود شعبي للمركبات الفضائية المستقبلية في الخيال العلمي .

دفع الصواريخ المضادة للمادة قد يكون أمر ممكن إفتراضياً ، لكن لا توجد حاليا اي تكنولوجيا متوفرة لإنتاج كميات كبيرة من المادة المضادة أو جمعها في الحجم اللازم لهذا التطبيق .

بالرغم من ذلك إلا أنه هناك عدد من الباحثين قاموا بإجراء دراسات محاكاة على الدفع والتخزين ، ومن بينهم رونان كين ووي مينغ تشانغ ، الذين قاموا بعملهم في أكاديمية ويسترن ريزيرف وجامعة ولاية كنت .

ومارك ويبر وزملاؤه في جامعة ولاية واشنطن .

في يوم من الأيام إذا استطعنا أن نجد طريقة لإنشاء أو جمع كميات كبيرة من المادة المضادة ودراستها فسيساعد على دفع صواريخ مضاد للمادة وستصبح حقيقة على أرض الواقع بعد أن كانت مجرد خيال علمي لا أكثر !

المصدر:

https://www.symmetrymagazine.org/article/april-2015/ten-things-you-might-not-know-about-antimatter

*ملاحظة: المقال المترجم دُوِن في 2015 إلا أنني بعد الترجمة لاحظت أن لا اختلاف مع تطور العلم مع الحقائق فقط بعض الأشياء الصغيرة التي عدلتها ،أتمنى الإفادة حيال رؤية معلومة يجب أن تعدل


  • 4

  • يسرى الصبيحي
    |القراءة |الكتابة |التعلُّم الذاتي |الشَغف |الشعور بالجهل |المحاولة |الأمل |الإنسانية |القوّة |الصداقة |السّلام |الحُلم |الإطلاع |النقد |الثقة |الشجاعة |الأخلاق هذا بما يَجعلني أكبُر كُل يَوم .
   نشر في 15 أكتوبر 2017  وآخر تعديل بتاريخ 17 أكتوبر 2017 .

التعليقات

موضوع جميل ومثير للأهتمام لك يكن لي به علم اول مرة أقرأ مقال علميا ويجذبني ما به بهذه الطريقة
أرجو أن أرى لك مقالات أكثر بهذه الطريقة واصلي....
0
يسرى الصبيحي
أشكرك يا أميمة ، أعدك بأنني سأستمر (:
أقباس فخري منذ 1 شهر
موضوع لطيف. بارك الله فيكِ.
2

لطرح إستفساراتكم و إقتراحاتكم و متابعة الجديد ... !

مقالات شيقة ننصح بقراءتها !



مقالات مرتبطة بنفس القسم

















عدم إظهارها مجدداً

منصة مقال كلاود هي المكان الأفضل لكتابة مقالات في مختلف المجالات بطريقة جديدة كليا و بالمجان.

 الإحصائيات

تخول منصة مقال كلاود للكاتب الحصول على جميع الإحصائيات المتعلقة بمقاله بالإضافة إلى مصادر الزيارات .

 الكتاب

تخول لك المنصة تنقيح أفكارك و تطويرأسلوبك من خلال مناقشة كتاباتك مع أفضل الكُتاب و تقييم مقالك.

 بيئة العمل

يمكنك كتابة مقالك من مختلف الأجهزة سواء المحمولة أو المكتبية من خلال محرر المنصة

   

مسجل

إذا كنت مسجل يمكنك الدخول من هنا

غير مسجل

يمكنك البدء بكتابة مقالك الأول

لتبق مطلعا على الجديد تابعنا