عشر معلومات أساسية ممتعة عن المادة المضادة

لقد غذّت المادة المضادة العديد من القصص الخارقة للطبيعة كما إنها رائعة بحد ذاتها، فإن المادة المضادة هي مادة الخيال العلمي

عشر معلومات أساسية ممتعة عن المادة المضادة : مادة المستقبل الغريبة

لقد غذّت المادة المضادة العديد من القصص الخارقة للطبيعة كما إنها رائعة بحد ذاتها ، فإن المادة المضادة هي مادة الخيال العلمي ، ففي كتاب وفيلم الملائمة والشياطين ، يحاول البروفيسور لانغدون انقاذ مدينة الفاتيكان من قنبلة المادة المضادة حيث تستخدم المركبة الفضائية "ستارتريك" الدفع المدمر لمواد المادة المضادة لمسار أسرع من الضوء .
لكن المادة المضادة هي أيضاً مادة حقيقية في الطبيعة تكون كجسيمات المادة متطابقة تقريباً مع نظيراتها من المواد عدا انها تحمل الشحنة المعاكسة دوران مختلف ، عندما تلتقي المادة المضادة مادة أخرى يتلاشيان وتتحولان إلى طاقة.

1- يجب أن تكون المادة المضادة قد ابادت كل مادة في الكون بعد الانفجار العظيم وفقاً للنظرية ، ينبغي أن يكون الأنفجار العظيم خلق المادة والمادة المضادة بكميات متساوية عندما تجتمع المادة والمادة المضادة يبيدان بعضهما ، ولايتركان إلا الطاقة خلفهما. لذا من حيث المبدأ، لاشيء منها ينبغي أن يوجد ، لكن الزيادة الطفيفة في المادة العادية إنتهت بوجودنا

2- المادة المضادة اقرب إليك مما تعتقد !
تتساقط كميات قليلة من المادة المضادة بأستمرار على الأرض على شكل أشعة كونية ، وهي جسيمات نشطة من الفضاء ، تصل جسيمات المادة المضادة إلى غلافنا الجوي بمعدل يترواح اقل من واحد لكل متر مربع الى أكثر من 100 متر مربع ، كما شهد العلماء أدلة على انتاج المادة المضادة فوق العواصف الرعدية . لكن مصادر اخرى من المادة المضادة أقرب إلى المنزل ، فإن الموز يقوم بأنتاج مادة مضادة حيث يطلق بزيترون واحد مضاد لألكترون لكل 75 دقيقة تقريباً بسبب احتواء الموز عنصر بوتاسيوم 40 الذي يطلق هذه المادة في عملية تحلله كما تطلق أجسامنا المادة المضادة لإحتوائها على نفس العنصر لكنها ذات عمر قصير بسبب فنائها عند لقائها بالمادة العادية

3 - لقد خلق البشر كميات قليلة فقط من المادة المضادة ،
فإن إبادة المادة المضادة لها القدرة على أطلاق كمية هائلة من الطاقة ، يمكن لجرام من المادة المضادة أن ينتج انفجار بحجم قنبلة نووية ومع ذلك ، فقد أنتج البشر كمية ضئيلة من المادة المضادة . لكن تمت أبادة كل المادة المضادة التي صنعها الانسان على الفور ، فإن الطاقة المنتجة لن تكون كافية لغلي كوب من الشاي. تكمن المشكلة في كفاءة وتكلفة إنتاج وتخزين المادة المضادة. يتطلب صنع جرام واحد من المادة المضادة مايقرب من 25 مليون مليار كيلو وات ساعة من الطاقة وتكلفة أكثر من مليون مليار دولار

4 - إننا نحتاج الأفخاخ للمادة المضادة !
لدراسة المادة المضادة، تحتاج الى منعها من الفناء مع مادة ، لقد ابتكر العلماء طرقآ للقيام بذلك. حيث يمكن احتجاز جزيئات المادة المضادة المشحونة مثل البوزيترونات والبروتون المضاد في أجهزة تسمى مصائد الفخاخ البنينغ . هذه قابلة للمقارنة الى جسيمات صغيرة ، ففي الداخل، تتحلل الجسيمات حولها بينما يحافظا عليها المجالان المغناطيسي والكهربائي عن الإصطدام بجدران المصيدة.
كما يمكن أن يعمل الحقل المغناطيسي للأرض أيضًا كنوع من أفخاخ المادة المضادة حيث تم العثور على البروتونات المضادة في مناطق حول الأرض تسمى" أحزمة فان ألن الإشعاعية " .
5- قد تسقط المادة المضادة : تحتوي الجسيمات المضادة وجزيئات المادة على الكتلة نفسها ولكنها تختلف في الخصائص مثل الشحنة الكهربائية والدوران. يتوقع النموذج القياسي للجسيماا أن الجاذبية يجب أن تكون لها نفس التأثير على المادة والمادة المضادة ، لكن لم يتم إثبات ذلك إلى ويعمل العلماء على ذلك ، فإن ملاحظة تأثير الجاذبية على المادة والمادة المضادة ليس بنفس السهولة مثل مشاهدة تفاحة تسقط من شجرة. تحتاج هذه التجارب إلى امساك المادة المضادة في فخ او ابطائها عن طريق تبريدها إلى درجات حرارة أعلى من الصفر المطلق. ولأن الجاذبية هي أضعف القوى الاساسية ، يجب على الفيزيائيين استخدام جسيمات المادة المضادة المحايدة في هذه التجارب لمنع التداخل من قبل القوى الكهربائية الأكثر قوة.

6 - يتم دراسة المادة المضادة في تباطؤ الجسيمات :
قد سمعت عن مسرعات الجسيمات، ولكن هل تعلم أن هناك تباطؤ الجسيمات؟ يحتوي المبطئ على آلة تسمى مبطئ مضاد البروتون، في المنظمة الاوربية للبحوث النووية (CERN) تجعل الآلة البروتون المضاد في حلقة تخزين يمكنها التقاط وابطاء المادة المضادة لدراسة خصائصها وسلوكها في مسرعات الجسيمات الدائرية مثل مصادم الهادرون الكبير ، تحصل الجسيمات على ركلة طاقة في كل مرة تكمل فيها دوران ، تعمل أجهزة التباطؤ في الاتجاه المعاكس بدلاً من زيادة الطاقة ، حيث تحصل الجسيمات على الرجوع الى الخلف لأبطاء سرعاتها من اجل فهمها.

7- قد تكون النيوترينوهات الخاصة بهم تحمل جزيئة المادة وشريكها المضاد رسوماً متقابلة ، مما يسهل تمييزها ، النيوترينوهات هي الجسيمات شبه الكتلة التي نادراً ما تتفاعل مع المادة ، يعتقد العلماء أنهم قد يكونون جسيمات وهي فئة افتراضية من الجسيمات، جسيم ماجورانا (جسيم اولي يكافئ نترينو مضاد) التي هي جسيمات خاصة بهم. جسم مثل معيد جسيمات ماجورانا و EXO_200 (خارج - 200 ).تهدف الى تحديد اذا كانت النيوترينوهات هي جسيمات من خلال البحث عن سلوك يسمى " إنحلال بيتا المزدوج ". تتحلل بعض النوى المشعة في وقت واحد وتطلق الكترونين واثنين من النيوترونات. إذا كانت النيوترينوات هي جسيماتها المضادة نفسها، فإنها ستقضي على بعضها في أثناء تسوس مزدوج ، وسيراقب العلماء الإلكترونيات فقط.
ان جسيمات ماجورانا يمكنها العثور على نيوتيرينو يساعد في تفسير سبب عدم تناظر المادة المضادة في بداية الكون. جسيمات ماجورانا تجعل علماء الفيزياء يفترضون أن نيوترونور إما أن تكون ثقيلة او ضعيفة. النور موجود اليوم، والثقيلة كانت موجودة فقط بعد الانفجار العظيم مباشرة. نيوترينو ماجورانا الثقيلة تتحلل بطريقة غير متامثلة، مما أدى الى زيادة المادة العادية التي سمحت لكوننا بالوجود بسبب لعب الجسيمات شخصية المادة المضادة وشخصية المادة المعروفة في وقت واحد .

8- المادة المضادة تستخدم في الطب :
ينتشر في المستشفيات إسم (التصوير المقطعي بالأصدار البوزيتروني) الذي هو تطبيق لهذه المادة لإنتاج صور عالية الدقة للجسم ،ترتبط النظائر المشعة التي يصدرها البوزيترون (مثل تلك الموجودة في الموز او في فلور 18 بالمواد الكيميائية مثل الجلوكوز والتي يتم إستخدامها بشكل طبيعي من قبل الجسم بحيث يتم حقن هذه في مجرى الدم، حيث يتم تقسيمها بشكل طبيعي، وإطلاق البوزيترونات التي تلقي الإلكترونات في الجسم وتبيدها. حيث تنتج أشعة غاما التي تستخدم بناء الصور الدقيقة بعد لقاء المضادة مع العادية واصدارهما طاقة حيث أننا نسخر وجود هذه المادة في الطبيعة لنا ، يعمل العلماء على دراسة مثبط الأنزيم المحول للأنجيوتنسين في مشروع المادة المضادة كمرشح محتمل لعلاج السرطان وقد إكتشف الأطباء بالفعل انهم قادرون على إستهداف الأورام ذات الجسيمات الحزم التي لن تطلق طاقتها إلا بعد مرورها بأمان عبر الأنسجة السلمية ، ننتظر مستقبل تطبيقات هذه المادة في الطب .

9 - المادة المضادة التي كان ينبغي أن تمنعنا من الوجود ربما ما زالت موجودة في الفضاء : إحدى الطرق التي يحاول بها العلماء حل مشكلة عدم تناظر المادة المضادة هي البحث عن المادة المضادة المتبقية من الأنفجار العظيم.
منظار الطيف المغناطيسي الفا هو كاشف الجسيمات التي تقع فوق محطة الفضاء الدولية في البحث عن هذه الجسيمات. يحتوي مقياس الدعم الكلي على المجالات المغناطيسية التي تثني عن المادة المضادة. تقوم مكاشفاتها بتقييم وتحديد الجسيمات اثناء مرورها. تنتج تصادمات الشعاع الكوني بشكل روتيني البوزيترونات والبروتون المضاد، لكن إحتمال تكوين ذرة مضادة للهليوم منخفض للغاية بسبب الكمية الهائلة من الطاقة التي تتطلبها وهذا يعني أن ملاحظة حتى نواة مضادة واحدة يمكن ان تكون دليلاً قويًا على وجود كمية كبيرة من المادة المضادة في مكان آخر من الكون.

10- يدرس الناس في الواقع كيفية تزويد المركبات الفضائية بالمواد المضادة !
إن مجرد حفنة من المادة المضادة يمكن ان تنتج كمية هائلة من الطاقة، مما يجعلها وقوداً للمركبات المستقبلية في الخيال العلمي. المادة المضادة و بنظام صاروخ الدفع ممكن افتراضياً. القيد الرئيسي هو جمع ما يكفي من المادة المضادة لتحقيق ذلك ، لا توجد حالياً لأي تكنولوجيا متاحة لأنتاج كميات كبيرة من المادة المضادة او جمعها في الحجم اللازم لهذا التطبيق. ومع ذلك، فقد قام عدد قليل من الباحثين دراسات شيء زائف على الدفع والتخزين ومن بين هؤلاء رونان كين و وي مينج زانج، اللذان قاما بعملهما في أكاديمية ويسترن ريزيرف وجامعة كينت ستيت ، ومارك ويبر وزملائه في جامعة واشنطن في يوم من الايام ، إذا أستطعنا إيجاد طريقة لأنشاء او جمع كميات كبيرة من المادة المضادة. فإن دراستهم قد تساعد في جعل السفر بين النجوم مدفوعاً بمضخات حقيقية واقعية مما يخلق طفرة عظيمة للبشرية

ترجمة وإعداد : آيات أيمن - تصميم : Tomas alshmani
#العراقي_العلمي