2021 yılının başlarında, saatte yaklaşık 115 milyon kilometre hıza ulaşabilecek ve potansiyel olarak gelecekteki yıldızlararası seyahat için uzay aracı haline gelebilecek uzay aracının tasarlandığını duymuştuk. Antimadde roketi olarak bilinen yeni uzay aracı, on binlerce kat daha fazla yakıt kullanan kimyasal ve nükleer tabanlı roketlerden çok daha fazla itme özelliğine sahip.
Son yıllarda, insanlığın uzayda yolculuk eden bir varlık haline gelmesi fikri büyük ilgi görüyor. Uzaya yolculuk yapma veya uzayda kalma fikri, dünya atmosferinin ötesine uzaya seyahat etme ve Mars'ı kolonileştirme olarak karşımıza çıkıyor. Konu yeni bir gezegeni kolonize etmeye gelince, uzay uzmanları Mars'ın insan türünün gelecekte hayatta kalmasını sağlamak için var olan en iyi seçenek olduğunu belirtiyor.
Ancak insanlık tarihi uzayda yolculuk etmek istiyorsa elbette günümüzün geleneksel roketlerinin ötesine geçebilmesi gerekiyor. Mevcut roket teknolojisi, ilk olarak 1920'lerde geliştirildiğinden bu yana önemli ölçüde bir değişim kaydetmedi.
Astronot Scott Kelly'nin belirttiği gibi, Trappist-1 yıldız sistemine ulaşmamız günümüzün teknolojisi ile 800 bin yıl sürecek. İnsanlık tarihinin bu noktasında, uzaya fırlattığımız her roket, kimyasal bazlı katı veya sıvı yakıtla hareket ediyor. NASA ve özel uzay ajansları, roketleri Dünya'dan çıkarmak için her iki yakıt teknolojisine de güveniyor ancak ne yazık ki, bu tip roket yakıtları çok sınırlı olmakla beraber insanlı yıldızlararası seyahat için uygun değil.
İşte tam burada antimadde dediğimiz roket devreye giriyor. Kimyasal bazlı yakıtla çalışan mevcut roketlerin aksine antimadde roketi, güç kaynağı olarak antimaddeyi kullanan ve bu alan için kullanılması önerilen roket sınıfına girmektedir. Antimadde roketi, bir ışık parlaması üretmek için madde ve antimaddeyi birleştirir. Böylece itme, yoğun ışık tarafından üretilir ve buna aynı zamanda “antimadde yakıtlı foton roketi” de denir.
Son araştırmalar, antimadde tabanlı itici uzay aracının yüzde 72'ye kadar ışık hızına ulaşabileceğini gösteriyor. Antimadde şimdi, ötegezegen Proxima b'ye (4,24 ışıkyılı uzaklıkta) uzay görevlerini mümkün kılabilecek lider teknolojilerden biri olarak ortaya çıktı ve ötegezegene sadece 6 yıl içinde ulaşma olasılığı var. Eski Fermilab fizikçisi Gerald Jackson da, eğer para bir sorun olmasaydı antimadde güdümlü uzay aracı prototiplerinin on yıl içinde test edilebileceğini ve antimadde roketlerinin 2050'de gerçek olabileceğini söyledi. Peki yazımızın başından beri bahsettiğimiz söz konusu antimadde nedir? Gelin açıklayalım
Antimadde
Küçükken okullarda öğretilen maddenin temel nükleer parçalarına; proton, elektron, nötron olarak hepimiz aşinayız ancak maddelerden farklı olarak antimaddeler; antiprotonlar, antinötronlar ve pozitronlardan oluşan atomların meydana getirdiği moleküllerdir. Antimaddenin atom altı parçacıkları, normal maddeninkilere göre zıt özelliklere sahiptir. Antimadde parçacıkları da bildiğimiz maddeyle aynıdır fakat yük ve dönüş terstir, yani madde ve antimadde parçacıkları birbirini çekip çarpıştığında, anında büyük miktarda enerji açığa çıkar.
Modern antimadde teorisi, 1928'de İngiliz teorik fizikçi Paul Dirac'ın pozitif yüklü elektronların varlığını varsaymasıyla başladı. Sonuç, hem maddeyi hem de antimaddeyi kuantum alanları cinsinden tanımlayan bir denklemdi. Bununla birlikte, Dirac antimadde terimini kullanmadı.
Eylül 1995'te, Cern'de fizik alanında çalışmalar yapan bir ekip, ilk antimadde atomlarını üretti. Profesör Walter Oelert ve uluslararası bilim insanları ilk kez, kurucu antipartiküllerinden antimadde atomlarını sentezlemeyi başardılar. Atomların dokuzu, üç haftalık bir süre boyunca antiprotonlar ve ksenon atomları arasındaki çarpışmalarda üretildi.
Kararlı antimaddeler doğada mevcut değildir. Ancak, Dünya'da bazı antimadde kaynakları bulunmaktadır. Örneğin, bilim insanları muzların antimadde ürettiğini ortaya çıkarmışlardır. Muz yaklaşık her 75 dakikada bir, bir elektronun antimadde eşdeğeri olan bir pozitron salgılar. Bunun nedeni, muzların içinde bulunan Poastyum-40, doğal olarak oluşan bir potasyum izotopu içermektedir. Potasyum-40 bozundukça, yeni oluşan bir pozitron tükürülür.
İnsan vücudunda da potasyum-40 bulunur, yani bizler de aslında pozitron yayarız. Bununla birlikte, insanlar yalnızca çok az miktarda antimadde üretmiştir. Örneğin, insanlar tarafından yapılmış tüm antimadde bir anda yok edilseydi, üretilen enerji bir fincan çayı kaynatmaya bile yetmezdi.
Zorluk, antimadde üretiminde, depolamasının verimliliğinde ve maliyetinde yatmaktadır. 1 gram antimadde yapmak, yaklaşık 25 milyon milyar kilovat saat enerji gerektirecek ve bu da trilyondan daha fazla değere mal olması anlamına gelmektedir. Örneğin, Fermilab'ın Tevatron parçacık hızlandırıcısında oluşturulan tüm antiprotonlar yalnızca 15 nanogram ekler. Avrupa'daki devasa yeraltı parçacık araştırma laboratuvarı olan Cern’de yapılanlar, yaklaşık 1 nanogram tutarındadır.
Dünyada en pahalı maddenin adı sorulduğunda, insanların aklına nadiren antimadde gelir. Cern’e göre, antimadde dünyadaki en pahalı madde olarak kabul ediliyor çünkü üretmek için inanılmaz miktarda enerji gerekiyor. Bir gram antimaddenin milyarda birini yaratmak için birkaç yüz milyon pound enerji gereklidir. Gram başına sadece 56 dolara mal olan altının aksine, antimadde gram başına 62,5 trilyon dolara mal oluyor.
Yukarıdaki videoda, MIT fizikçisi ve bilim iletişimcisi Dianna Cowern, antimaddenin neden dünyadaki en pahalı, en nadir ve en tehlikeli malzeme olduğunu öğrenmek için Cern’in Fransa'daki antimadde fabrikasını ziyaret ediyor. Dianna'ya göre, bilim insanları hala antimaddenin neden bu kadar nadir olduğunu ve antimaddeyi keşfettikten sonra onları üretebilmemizin neden 72 yıl sürdüğünü ise bilmiyorlar.
