În ceea ce privește costurile de producție, cea mai scumpă substanță din lume este antimateria. Costul creării acestui material a fost estimat la aproximativ 1,771 trilioane USD pe uncie (62.5 trilioane USD pe gram), deși unele autorități cred că s-ar putea reduce în cele din urmă la doar 141.75 miliarde USD pe uncie (5 miliarde USD per uncie). gram). Acesta este costul antihidrogenului, cea mai simplă formă a acestui tip de substanță și echivalentul antimateriei al elementului hidrogen. Alte anti-elemente ar fi și mai scumpe. Începând cu 2013, au fost produse doar un număr mic de atomi de antihidrogen – doar în scopuri de cercetare – și substanța nu este disponibilă pentru vânzare.
De ce Antimateria este atât de scumpă
Antimateria constă din particule care pot fi considerate opuse față de omologii lor normale de materie. Materia cu care oamenii sunt familiarizați este alcătuită din atomi, care constă dintr-un nucleu care conține particule grele, încărcate pozitiv, numite protoni, înconjurate de un „nor” de electroni ușori, încărcați negativ. Atomii de antimaterie au antiprotoni încărcați negativ în nucleu, cu antielectroni încărcați pozitiv – numiți în mod normal pozitroni – înconjurându-i. Deși antiprotonii au fost detectați în razele cosmice, iar pozitronii sunt emiși de unele elemente radioactive, nu există o sursă naturală cunoscută de anti-atomi, așa că antimateria trebuie să fie fabricată.
Pozitronii pot fi obținuți destul de ușor din materialele care îi emit, dar antiprotonii mult mai grei trebuie creați în ciocnitoarele de particule – mașini care trimit particule subatomice ciocnând unele în altele și în alte materiale, la viteze enorme. Aceste ciocniri concentrează cantități uriașe de energie în volume extrem de mici de spațiu, ceea ce are ca rezultat crearea de materie sub formă de particule și antiparticule, inclusiv antiprotoni. Acestea pot fi separate magnetic și combinate cu pozitroni pentru a forma atomi de antihidrogen.
Deoarece acești anti-atomi pot fi fabricați doar la câteva instalații și numai în cantități mici, antihidrogenul este extrem de rar. Nu numai că este dificil și costisitor de făcut, dar este și dificil de prins și depozitat. Antiatomii sunt puternic atrași de atomii normali, datorită electronilor și pozitronilor având sarcini electrice opuse, iar atunci când se întâlnesc, se anihilează unul pe altul, toată masa lor transformându-se în energie. Depozitarea implică recipiente cu vid care împiedică antiatomii să atingă părțile laterale folosind câmpuri magnetice. Acești factori se combină pentru a face din antimaterie cea mai scumpă substanță din lume.
Utilizări pentru antimaterie
Oamenii de știință nu s-ar deranja să producă această substanță dacă nu ar avea anumite utilizări potențiale. Antimateria are cea mai mare densitate de energie dintre orice combustibil posibil, ceea ce înseamnă că are potențialul de a elibera mai multă energie pe unitate de greutate decât orice altă substanță. Deoarece este nevoie de și mai multă energie pentru a produce antimaterie decât se poate obține din ea, aceasta nu este o soluție la problemele energetice ale planetei; cu toate acestea, a fost propus ca un posibil viitor combustibil pentru rachete, deoarece, în teorie, ar putea accelera o sarcină utilă până la o fracțiune substanțială din viteza luminii. Pentru moment, însă, principalul său interes pentru oamenii de știință constă în ceea ce poate dezvălui despre legile fizicii.
Alte substanțe scumpe
Încă pe tărâmul fizicii exotice, izomerii nucleari, deși se află cu mult sub cea mai scumpă substanță din lume, ar avea un preț extrem de ridicat – posibil peste 28 de miliarde USD per uncie (1 miliard USD per gram). Acestea sunt elemente în care nucleul atomic are mai mult decât cantitatea sa minimă de energie – minimul fiind cunoscut sub numele de „starea fundamentală”. În cele mai multe cazuri, un nucleu în această stare „excitată” va reveni la starea sa fundamentală într-o mică fracțiune de secundă, eliberând energie sub formă de raze gamma, dar unii izomeri nucleari, cum ar fi hafniu-178m2 și tantalul-180m, sunt relativ stabile și longevive. În circumstanțe normale, acești izomeri eliberează energie lent, deoarece nucleii lor revin aleatoriu pe o perioadă lungă de timp.
Experimentele din anii 1990 au părut să arate că o probă de hafniu-178m2 ar putea fi declanșată să revină la starea sa fundamentală dintr-o dată, eliberând cantități mari de energie, bombardând-o cu raze X. Acest lucru a ridicat posibilitatea de a folosi izomerul pentru a stoca energie sau pentru a dezvolta noi tipuri de arme. Încercările de a reproduce efectul, însă, au eșuat până acum, iar mulți oameni de știință sunt foarte sceptici cu privire la aceste posibilități. Ca și în cazul antimateriei, aceste substanțe trebuie să fie fabricate în colisionare de particule scumpe și sunt disponibile doar în cantități mici.