Antimaddeyle yolculuk: 92 antiproton kamyonla taşındı, bir ay boyunca kaybolmadı

Evren neden maddeyle dolu?

Her parçacığın, kütlesi aynı ama elektrik yükü ters bir "ikizi" vardır: antiparçacık. Protonun ikizi eksi yüklü antiprotondur. Madde ile antimadde karşılaştığında ikisi de yok olur ve geriye enerji kalır. Fizik yasalarına göre Büyük Patlama'da ikisinin neredeyse eşit miktarda üretilmiş olması gerekiyordu. Öyleyse bugün çevremizdeki her şey neden maddeden oluşuyor?

BASE'in kurucusu ve sözcüsü Profesör Stefan Ulmer, HHU'nun duyurusunda amacı şöyle anlatıyor: "Maddeyle dolu bir evrenin neden var olduğu sorusunu yanıtlamak istiyoruz." Ulmer'e göre madde ile antimadde arasında küçük bir asimetri varsa, Büyük Patlama'da maddeden çok az daha fazla üretilmiş, antimadde tamamen yok olurken bu küçük fazlalık geride kalmış olabilir.

Bu asimetriyi aramanın yollarından biri, protonla antiprotonu olabildiğince hassas ölçüp karşılaştırmak. Kütlelerinde ya da manyetik momentlerinde (parçacığın küçük bir mıknatıs gibi davranma gücünü gösteren özellik) en ufak bir fark, bu büyük sorunun ipucu olabilir.

Ölçüm sınırına dayanmış bir ekip

Ulmer'in aktardığına göre ekip, protonun manyetik momentini milyarda 0,3, antiprotonunkini milyarda 1,6 hassasiyetle ölçmeyi başarmış durumda. Bu hassasiyette bile iki parçacık arasında bir fark bulunamadı.

Daha ileri gitmenin önünde ise beklenmedik bir engel var: CERN'in kendisi. Düşük enerjili antiprotonların üretilip saklanabildiği dünyadaki tek tesis, CERN'deki "Antimadde Fabrikası". Ama çalışırken yarattığı manyetik alan dalgalanmaları hassas ölçüm cihazlarını etkiliyor. Deneyin sorumlu araştırmacısı Dr. Christian Smorra, "Daha iyi koşulları ancak CERN dışında bulabiliriz" diyor. Hedef, antiprotonları sessiz bir laboratuvara götürerek hassasiyeti en az 100 kat artırmak.

Havasızın havasızı bir kutu

Antiprotonları tutmak için elektrik ve manyetik alanlarla parçacığı boşlukta asılı tutan Penning tuzağı kullanılıyor. BASE-STEP adlı taşınabilir tuzağın en zor yanı ise boşluğun kalitesi: Tuzakta tek bir gaz molekülü bile antiprotona çarparsa ikisi birlikte yok olur.

Çalışmanın baş yazarı, HHU'da doktora araştırmacısı Marcel Leonhardt'a göre ekip, bütün saklama süresi boyunca 2,2 × 10⁻¹⁸ milibardan daha iyi bir vakum elde etti; bu, kendi tasarım hedefleri olan 1 × 10⁻¹⁶ milibardan çok daha iyi. Kabaca kıyaslamak gerekirse, deniz seviyesindeki atmosfer basıncı yaklaşık bin milibar. Leonhardt, içine antiproton konulup yeniden çıkarılabilen açık bir tuzak sisteminde bunun bir ilk olduğunu vurguluyor. Ekibin paylaştığı verilere göre taşımadan sonraki 27. günde, bir parçacık çıkarma testi sırasında yalnızca tek bir antiproton yok oldu.

Önce protonlar, sonra antiprotonlar

Ekip aynı tuzakla Ekim 2024'te protonları taşıyarak prova yapmıştı. Mart 2026'daki deneyde ise 92 antiproton Antimadde Fabrikası'ndan alınıp BASE-STEP'e yüklendi, tuzak kamyona konuldu ve yerleşke içinde dolaştırıldı. Türkiye'nin 2015'ten bu yana ortak üye olduğu CERN'de yürütülen bu deney, bugüne kadar hep "üretildiği yerde incelenen" antimaddenin yola çıkabileceğini gösterdi.

Sınırlar ve sıradaki durak: Düsseldorf

Bu deney henüz bir ölçüm sonucu değil, bir lojistik kanıtı. Kamyon turu 8 kilometre ve yarım saatle sınırlıydı; taşınan parçacık sayısı da küçük. Madde ile antimadde arasında fark olup olmadığı sorusuna yeni bir yanıt vermiyor, yalnızca o yanıtı aramak için gereken koşullara bir adım yaklaştırıyor.

Smorra'nın sözleriyle, Mart'taki taşıma "başarılı bir kostümlü prova" oldu. Sıradaki hedef, tuzağı Cenevre'den Düsseldorf'a yaklaşık 10 saat sürecek bir yolculuğu kendi başına atlatabilecek kadar bağımsız hâle getirmek. Varış noktası, Ulmer'in ekibinin HHU'da kurmakta olduğu yüksek hassasiyetli laboratuvar. Orada protonla antiproton arasında gerçekten bir fark çıkıp çıkmayacağı ise fiziğin en temel açık sorularından biri olarak bekliyor.

Fotoğraf: Mikkel D. Lund, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons