Bu anti-elektron yağmurları nereden geliyor?

Daha doğrusu, Paul Dirac’ın denklemleri, normalde negatif yüklü olan elektronun pozitif yüklü olması halinde de aynen çalışınca ilgi uyandırmış.
Başlangıçta, kuantum mekaniği ile Einstein’ın genel göreliliğini birleştirme, birbirine uyumlu yapma çalışmaları olan bu matematiksel araştırmalar, sonunda anti-elektronun önce bazı deneylerde gözlenmesi, ardından Carl Anderson’un 1932’de onu keşfetmesiyle yeni bir aşamaya gelmiş.
Bugün, evrenin başlangıç şartlarında elektron ve anti-elektronun, yani pozitronun eşit miktarda olduğuna ama bilmediğimiz bir sebeple bu simetrinin elektrondan yana bozulduğuna inanılıyor.
Elektron ve pozitron birbirleriyle karşılaştığında birbirlerini yok ediyorlar, ortaya başka temel parçacıklar çıkıyor. Eğer simetri sürseydi bugün bildiğimiz haliyle madde olmazdı, biz olmazdık, çünkü madde ve anti-madde birbirini sürekli yok ederdi.
Dediğim gibi başlangıçtaki eşitlik bir sebeple bozuldu ve biz madde evreninde yaşıyoruz, varız. Varız ama anti-madde, pozitron ve diğer anti-parçacıklar da var.
Biz zaman içinde pozitronu kullanmayı da öğrendik. Mesela hastaneye gidip bir PET tarama cihazının içine girerseniz, pozitronla da resmen tanışmış olursunuz! (PET’in açılımı Positron Emitting Tomography.)
Her neyse, evrenimiz ve dünyamız aslında bir nevi pozitron yağmuru altında. Merak edilen konu bu yağmurun kaynağı, yani pozitronun kaynağı.
Bu amaçla neredeyse 18 yılda tasarlanan ve son iki yılda da deli gibi verisi toplanan bir deney var. Adı AMS-02. Açılımı Alpha Magnetic Spectrometer.
Deneyin tasarlayıcılarından biri olan ve 1976 Nobel ödülü sahiplerinden Prof. Dr. Sam Ting, birkaç gün önce CERN’de son iki yıldır Uluslararası Uzay İstasyonu tarafından toplanan verilerin analizine dair çok önemli bir sunum yaptı.
Bu sunum, nasıl bir pozitron yağmuru altında olduğumuzu hiç kuşkuya yer bırakmayacak biçimde kanıtlayan bilgilerle doluydu. Ama Prof. Ting, bilinçli olarak buradaki en önemli soruyu yanıtsız bıraktı.
Bu pozitronun kaynağı nedir, sorusunu...
Elimizde en yaygın konuşulan iki tane teori var. Biri, pozitronun kaynağının ‘Pulsar’ adı verilen nötron yıldızları olduğunu söylüyor. Diğer teori ise daha ilginç: Buna göre varolduğu dolaylı yollarla saptanan ama kendisi henüz saptanamayan, evrenimizin de yüzde 95’ini oluşturduğu hesaplanan ‘Karanlık madde’ ve ‘Karanlık enerji’ fazla pozitronun kaynağı.
Daha önce de yazdım, biz, yani görünür madde, evrenimizin sadece yüzde 5’i. Geri kalanı tanımlayamadığımız için ona ‘Karanlık madde’ ve ‘Karanlık enerji’ adını veriyoruz. Bunun varlığını kütle çekim gücüne etkisinden vs hissediyoruz ama o ‘karanlık’ın ne olduğunu hala bilmiyoruz.
Ve eğer bu fazladan pozitronun kaynağının karanlık enerji-karanlık madde olduğu anlaşılırsa önümüze inanılmaz bir kapı açılacak; evrenin geri kalanını anlama yolunda çok büyük bir adım atmış olacağız.
AMS-02 deneyi uzayda veri toplamaya devam ediyor. Ve umuyoruz ki yakında bu fazladan pozitronun kaynağı konusunda da daha net açıklamalar yapılacak.

Evreni anlamaktan vücudumuzu anlamaya

Yüksek enerji fiziğinde bulunan şeylerin en önce tıpta, özellikle de tıbbi görüntülemede pratik kullanıma girmesi çok ilgimi çeken bir şey.
İnsanlık biraz da ilkel biçimde X ışınlarını keşfettikten kısa süre sonra röntgen çekimleri de başladı. Aynı şekilde manyetik rezonans teknolojisinin fizik labaratuvarlarından MR cihazlarına dönüşmesi de uzun sürmedi. Görüntülerin oluşturulmasında fiziğin en çok kullandığı yöntemlerden biri olan Doppler analizlerinin kullanılması boşuna değil.
Pozitronun keşfinden kısa süre sonra da, taa 50’lerden itibaren bugün PET Tarayıcı dediğimiz cihazlar geliştirilmeye başlandı.
Tarama işlemi şöyle yapılıyor: Vücuda, daha çok da aktif şeker moleküllerine bağlanan bazı izotoplar veriliyor. Bu izotopların yarı ömrü çok ama çok kısa. Mesela karbon-11 (20 dakika), nitrojen-13 (10 dakika) oksijen-15 (2 dakika) gibi izotopların bozunmasıyla iç organların, özellikle de beynin üç boyutlu görüntüleri oluşturuluyor.
Bu yöntem pahalı bir teşhis yöntemi, çünkü görüntülemede kullanılan bu izotoplar parçacık hızlandırıcılarda yaratılıyor ve görüyorsunuz, bunların yarı ömrü de çok kısa. Yani diyelim karbon-11’i yaptınız, 20 dakika içinde kullandınız kullandınız, yoksa uçtu gitti.