جام آسمان
پادماده در عالم
عالم جای عجیبی است؛ فکر می‌کنیم آن را می‌شناسیم اما معماها و اسرار نامکشوف بسیارند. آنچه عالم از آن تشکیل‌شده نیز حیرت‌انگیز است. بیش از 95درصد موجودی عالم را نمی‌بینیم و حتی درباره سرشت و ماهیت آن هیچ اطلاعی نداریم. یعنی همه این کهکشان‌ها و جهان قابل‌رؤیت فقط 5درصد عالم را تشکیل می‌دهند! اما این همه ماجرا نیست. در کمال شگفتی، متناظر با هر ذره تشکیل‌دهنده عالم، ذره‌ای وجود دارد که ضد آن است؛ یعنی همه خصوصیاتشان مشابه یکدیگر است ولی مثلا بار الکتریکی‌شان قرینه است. به‌راستی چرا چنین است و چرا به نظر می‌رسد بخش عمده جرم تشکیل دهنده عالم از ماده «معمولی» تشکیل شده و پاد (ضد) ماده کجاست؟ پرسش‌هایی از این نوع دهه‌هاست ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است.
پیشینه مطالعات درباره پادماده
حدود یک قرن پیش پاول دیراک، فیزیکدان مشهور براساس محاسبات مبتنی بر فیزیک کوانتومی پیشنهاد کرد جهان آینه‌ای از پاد ذرات وجود دارند. برای مثال متناظر با ذره الکترون که بار الکتریکی منفی دارد باید ذره دیگری وجود داشته باشد که همه خصوصیاتش مشابه الکترون است، به‌جز بار الکتریکی‌اش که مثبت است. تقریبا چهار سال بعد از این پیشنهاد پیشگامانه دیراک، پاد ذره الکترون کشف شد! کارل آندرسن با استفاده از پرتوهای کیهانی، پادذره الکترون را کشف کرد و آن را پوزیترون نام نهاد. این یک سرآغاز بود و از آن هنگام به بعد بقیه پادذرات به‌تدریج کشف شدند و این‌گونه بود که دریافتیم که عالمی از پادذرات وجود دارند.
اما پادذرات عمر کوتاهی دارند و معمولا مدت بسیار کوتاهی بعد از تولید از بین می‌روند. این البته خودش یک چالش جدی است زیرا به دلیل عمر بسیار کوتاه پادذرات مطالعه و تحقیق درباره آنها بسیار دشوار می‌شود. چنانچه ذره و پادذره‌اش با یکدیگر ملاقات کنند هر دو نابود می‌شوند و مثلا پرتوهای گاما ایجاد می‌شوند. برای مثال به دنبال برهمکنش الکترون و پوزیترون، پرتوهای گاما ایجاد می‌شود. گرچه دانشمندان پادذرات را معمولا در شتابدهنده‌ها ایجاد می‌کنند، برخی فرآیندهای طبیعی نظیر رعدوبرق نیز می‌توانند پادذرات تولید کنند اما بلافاصله بعد از خلق این پادذرات در برهمکنش با ماده از بین می‌روند.
نتایج مطالعات اخیر
به‌نظر می‌رسد فراوانی ماده در عالم هستی در مقایسه با پادماده بسیار بیشتر باشد. به‌بیان دیگر ظاهرا در عالمی زندگی می‌کنیم که تحت غلبه ماده است و این در حالی است که بعد از مهبانگ احتمالا باید ماده و پادماده به یک میزان تولید می‌شدند. دو امکان وجود دارد؛ یا واقعا چنین بوده و بعد طی فرآیندهایی ناشناخته پادماده از بین رفته یا این که از همان ابتدا تقارن نداشته که البته این سناریو نیز با فیزیک معاصر چندان همخوانی ندارد.
از این روست که اخترشناسان در تلاشند ستاره‌های پاد ماده را کشف کنند. آیا ممکن است واقعا چنین ستاره‌هایی وجود داشته باشند؟
به‌تازگی گروهی از اخترشناسان با مطالعه پرتوهای گاما بیش از 5000منبع پرتو گاما دریافتند که دست‌کم 14منبع گاما می‌تواند ستاره پاد ماده باشد. اگر مطالعات بیشتر چنین یافته‌ای را تأیید کنند شاید در کهکشان ما حدود یک میلیون ستاره پادماده وجود داشته باشد! به‌نظر می‌رسد باید منتظر کشفیاتی حیرت‌انگیز در این زمینه باشیم.
عالم جای عجیبی است؛ فکر می‌کنیم آن را می‌شناسیم اما معماها و اسرار نامکشوف بسیارند. آنچه عالم از آن تشکیل‌شده نیز حیرت‌انگیز است. بیش از 95درصد موجودی عالم را نمی‌بینیم و حتی درباره سرشت و ماهیت آن هیچ اطلاعی نداریم. یعنی همه این کهکشان‌ها و جهان قابل‌رؤیت فقط 5درصد عالم را تشکیل می‌دهند! اما این همه ماجرا نیست. در کمال شگفتی، متناظر با هر ذره تشکیل‌دهنده عالم، ذره‌ای وجود دارد که ضد آن است؛ یعنی همه خصوصیاتشان مشابه یکدیگر است ولی مثلا بار الکتریکی‌شان قرینه است. به‌راستی چرا چنین است و چرا به نظر می‌رسد بخش عمده جرم تشکیل دهنده عالم از ماده «معمولی» تشکیل شده و پاد (ضد) ماده کجاست؟ پرسش‌هایی از این نوع دهه‌هاست ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است.
پیشینه مطالعات درباره پادماده
حدود یک قرن پیش پاول دیراک، فیزیکدان مشهور براساس محاسبات مبتنی بر فیزیک کوانتومی پیشنهاد کرد جهان آینه‌ای از پاد ذرات وجود دارند. برای مثال متناظر با ذره الکترون که بار الکتریکی منفی دارد باید ذره دیگری وجود داشته باشد که همه خصوصیاتش مشابه الکترون است، به‌جز بار الکتریکی‌اش که مثبت است. تقریبا چهار سال بعد از این پیشنهاد پیشگامانه دیراک، پاد ذره الکترون کشف شد! کارل آندرسن با استفاده از پرتوهای کیهانی، پادذره الکترون را کشف کرد و آن را پوزیترون نام نهاد. این یک سرآغاز بود و از آن هنگام به بعد بقیه پادذرات به‌تدریج کشف شدند و این‌گونه بود که دریافتیم که عالمی از پادذرات وجود دارند.
اما پادذرات عمر کوتاهی دارند و معمولا مدت بسیار کوتاهی بعد از تولید از بین می‌روند. این البته خودش یک چالش جدی است زیرا به دلیل عمر بسیار کوتاه پادذرات مطالعه و تحقیق درباره آنها بسیار دشوار می‌شود. چنانچه ذره و پادذره‌اش با یکدیگر ملاقات کنند هر دو نابود می‌شوند و مثلا پرتوهای گاما ایجاد می‌شوند. برای مثال به دنبال برهمکنش الکترون و پوزیترون، پرتوهای گاما ایجاد می‌شود. گرچه دانشمندان پادذرات را معمولا در شتابدهنده‌ها ایجاد می‌کنند، برخی فرآیندهای طبیعی نظیر رعدوبرق نیز می‌توانند پادذرات تولید کنند اما بلافاصله بعد از خلق این پادذرات در برهمکنش با ماده از بین می‌روند.
نتایج مطالعات اخیر
به‌نظر می‌رسد فراوانی ماده در عالم هستی در مقایسه با پادماده بسیار بیشتر باشد. به‌بیان دیگر ظاهرا در عالمی زندگی می‌کنیم که تحت غلبه ماده است و این در حالی است که بعد از مهبانگ احتمالا باید ماده و پادماده به یک میزان تولید می‌شدند. دو امکان وجود دارد؛ یا واقعا چنین بوده و بعد طی فرآیندهایی ناشناخته پادماده از بین رفته یا این که از همان ابتدا تقارن نداشته که البته این سناریو نیز با فیزیک معاصر چندان همخوانی ندارد.
از این روست که اخترشناسان در تلاشند ستاره‌های پاد ماده را کشف کنند. آیا ممکن است واقعا چنین ستاره‌هایی وجود داشته باشند؟
به‌تازگی گروهی از اخترشناسان با مطالعه پرتوهای گاما بیش از 5000منبع پرتو گاما دریافتند که دست‌کم 14منبع گاما می‌تواند ستاره پاد ماده باشد. اگر مطالعات بیشتر چنین یافته‌ای را تأیید کنند شاید در کهکشان ما حدود یک میلیون ستاره پادماده وجود داشته باشد! به‌نظر می‌رسد باید منتظر کشفیاتی حیرت‌انگیز در این زمینه باشیم.
