التنبؤ والاكتشاف
في عام 1928 جمع الفيزيائي البريطاني بول ديراك بين النسبية الخاصة وميكانيكا الكم في معادلة للإلكترون، فاستنتج وجوب وجود جسيم له كتلة الإلكترون لكن بشحنة موجبة. وبعد أربع سنوات رصده كارل أندرسون في معهد كاليفورنيا للتقنية في صور الأشعة الكونية وسمّاه البوزيترون، ونال الاثنان جائزتي نوبل عامي 1933 و1936. وصُنع البروتون المضاد في مسرّع عام 1955، وثبت منذئذ أن لكل جسيم أساسي شريكًا مضادًا.
الفناء والاستخدامات
حين يلتقي جسيم بجسيمه المضاد يختفي كلاهما وتتحول كتلتهما كلها إلى طاقة، معظمها أشعة غاما، وفق E=mc². ولو التقى غرام واحد من المادة المضادة بالمادة لانطلقت طاقة تعادل نحو ضعف قنبلة هيروشيما. لكن كل ما صنعه البشر من مادة مضادة لا يتجاوز عشرات النانوغرامات، وإنتاجها يكلّف طاقة أكبر بكثير، فيبقى وقودها أو سلاحها خيالًا علميًا. أما التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) في المستشفيات فتقنية مادة مضادة يومية: يطلق مقتفٍ بوزيترونات تفنى مع الإلكترونات، فتكشف أشعة غاما الناتجة الأورام.
لماذا يتكوّن الكون من المادة؟
بعد الانفجار العظيم مباشرة كان ينبغي أن تتكوّن المادة والمادة المضادة بكميات متساوية تقريبًا، لكن كون اليوم مادة بالكامل تقريبًا. فقد نجا جسيم مادة إضافي واحد تقريبًا لكل مليار زوج، وفني الباقي ضوءًا. وسبب هذا الاختلال سؤال كبير مفتوح؛ فقد حدّد أندريه ساخاروف شروطه اللازمة عام 1967، لكن النموذج القياسي وحده لا يفسّره. وقد صنعت سيرن ذرات هيدروجين مضاد وحبستها، وأظهرت تجربة ALPHA عام 2023 لأول مرة أن المادة المضادة تسقط إلى الأسفل مثل المادة. وهو مع المادة المظلمة من أكبر مسائل علم الكون غير المحلولة.
الأسئلة الشائعة
- هل تسقط المادة المضادة إلى الأعلى؟
- لا؛ فقد أكدت تجربة ALPHA-g في سيرن عام 2023 أن الهيدروجين المضاد يسقط إلى الأسفل كالمادة العادية، ولا يزال تسارعه الدقيق قيد القياس.
- أين تنشأ المادة المضادة طبيعيًا؟
- تنتج البوزيترونات حين تصطدم الأشعة الكونية بالغلاف الجوي، وفي البرق داخل العواصف الرعدية، وفي تحلل عناصر مشعة كالبوتاسيوم-40، بل إن البوتاسيوم في الموز يطلق بوزيترونًا في أحيان نادرة جدًا.
تاريخ مراجعة المصادر: 2026-10-26
المراجع
- Dirac, P. A. M. (1928). The quantum theory of the electron. Proceedings of the Royal Society A, 117(778), 610–624.
- Anderson, C. D. (1933). The positive electron. Physical Review, 43(6), 491–494.
- ALPHA Collaboration (Anderson, E. K., et al.) (2023). Observation of the effect of gravity on the motion of antimatter. Nature, 621, 716–722.