دانشمندان در جستجوی پادماده

 نتایج جدید به دست آمده به وسیله رصدخانه پرتوایکس چاندرا (ناسا ) و همچنین رصدخانه پرتو گامای کمپتن نشان می‌دهد که این موضوع قدم به قدم پیچیده‌تر می‌شود.

پادماده در واقع از ذرات بنیادی‌ای تشکیل شده است که هر کدام از آنها جرمی برابر ضد ماده متناظر خود (الکترون ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها)دارند، اما دارای بار مخالف آن و خاصیت مغناطیسی هستند.

 هنگامی که ماده و ضدماده با هم برخورد می‌کنند، براساس فرمول معروف اینشتین ( E=mc2)  هر دوی آنها از بین رفته و انرژی تولید می‌شود. براساس نظریه بیگ بنگ یا انفجار بزرگ، جهان اولیه بلافاصله پس از انفجار، آکنده از ماده و ضد ماده بوده، اما بیشتر این مواد از بین رفته و به دلیل این که مقدار ماده  موجود، کمی (به اندازه یک تریلیونیم)بیشتر از پادماده بوده است، حداقل در جهان پیرامونی ما تنها ماده به‌جا مانده است. با این حال دانشمندان معتقدند ضدماده در پدیده‌های فوق‌العاده قدرتمندی همچون جت‌های  نسبیتی آزاد شده توسط  سیاهچاله‌ها و تپ‌اختر‌ها تولید می‌شود، ولی تا کنون شواهدی دال بر وجود پادماده باقی مانده از جهان اولیه یافت نشده است.

در اینجا این سوال مطرح می‌شود که پادماده اولیه چگونه می‌تواند تاکنون حفظ شده باشد؟ براساس نظریات، درست بعد از انفجاربزرگ، جهان وارد دوره‌ای بسیار غیر عادی به نام دوره تورم (انبساط ) شد ،دوره‌ای که جهان با سرعتی فزاینده، در کسری از ثانیه منبسط شد.
گری اشتایگمن، از دانشگاه ایالت اهایو و مجری این پروژه دراین رابطه می‌گوید: " اگر بنا را براین بگذاریم که توده‌های ماده و پادماده در جهان اولیه در کنار یکدیگر قرار داشته‌اند، بنابراین پس از انبساط یکباره جهان، این توده‌ها هم‌اکنون درفاصله بسیار دوری ازهم قرار دارند، به طوری که در میدان قابل دید ما قرار ندارند و شاید ماهرگز موفق به دیدن آنها نشویم، اما در عین حال ممکن است این توده‌ها در فواصلی کمتر از این، همچون ابرخوشه‌ها یا خوشه‌ها از هم قرار داشته باشند و این امکانی است که جذابیت بیشتری برای ما دارد."

اگر این فرض درست باشد؛ پس برخورد بین دو خوشه کهکشانی یعنی بزرگترین ساختار گرانشی شناخته شده در جهان، میتواند شواهدی در مورد پادماده در اختیار ما قرار دهد. در اینگونه برخوردها بر اثر دمای فوق‌العاده زیادی که ایجاد می‌گردد از گازهای داغ کهکشان پرتوهای ایکس ساطع می‌گردد، حال اگر بعضی از این گازها که متعلق به یکی از دو خوشه است حاوی پادماده باشد؛ بر اثر برخورد، این پادماده از بین رفته و همراه با پرتو ایکس پرتوهای گاما ساطع می‌گردد.

دانشمندان برای بررسی این موضوع  به وسیله رصدخانه‌های چاندرا و کمپتون، برخورد دو خو شه  بسیار بزرگ کهکشانی که اصطلاحاً خوشه گلوله‌ای( Bullet Cluster ) نامیده می‌شود را مورد مطالعه قرار داده‌اند. این خوشه‌ها با سرعت بسیار بالایی با یکدیگر برخورد کرده‌اند. خوشه گلوله‌ای با توجه به فاصله نسبتا کم و موقعیت دید مطلوبی که از زمین دارد مکان بسیار ایده‌آلی برای آزمایش و جستجوی نشانه‌هایی از پادماده است.

اشتایگمن می‌گوید: "خوشه گلوله‌ای وسیع‌ترین مقیاسی است که تا به حال به منظور مطالعه پادماده مورد بررسی قرار گرفته است و ما در حال جستجوی خوشه‌های کهکشانی‌ای هستیم که از مقدار زیادی پادماده تشکیل شده باشند."

 میزان پرتوهای ایکس مشاهده شده توسط رصدخانه چاندرا و دیده‌ نشدن پرتوهای گاما توسط رصدخانه کمپتون نشان می‌دهد که مقدار پادماده موجود در خوشه گلوله‌ای چیزی کمتر از سه قسمت در میلیون می‌باشد، علاوه بر این، نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی  ادغام این خوشه نشان می‌دهد که  در خوشه هایی با این  اندازه (65 میلیون سال نوری) براساس برآوردی که از اندازه این خوشه‌ها قبل از برخورد به عمل آمده است، مقدار پاد ماده موجود بسیار کم است.

اشتایگمن می‌افزاید: "برخورد ماده و پادماده موثرترین فرایند تولید انرژی در جهان است، اما احتمالا تنها در مقیاس‌ها‌ی بسیار بزرگ اتفاق نمی‌افتد .به هر حال من  مایوس نمی‌شوم و درحال برنامه‌ریزی برای مطالعه دو خوشه کهکشانی دیگر هستم که به تازگی کشف شده‌اند. یکی از سوالاتی که کشف پادماده به پیدا کردن جواب آن کمک می‌کند این است که  دوره تورم ( انبساط) چه مدت به طول انجامیده است. موفقیت در این آزمایش‌ها در مقیاسی وسیع، اطلاعات زیادی را در مورد مراحل اولیه پیدایش  جهان در اختیار ما قرار می دهد."

هم اکنون دانشمندان  مطالعات خود را در مقیاس کوچک‌تر و بر روی خوشه‌های کهکشانی منفردی که  برخورد‌های وسیعی همچون نمونه قبل ندارند متمرکز کرده‌اند.

آسمان پارس