När det gäller produktionskostnader är det dyraste ämnet i världen antimateria. Kostnaden för att skapa detta material har uppskattats till cirka 1,771 62.5 biljoner US-dollar (USD) per uns (141.75 biljoner USD per gram), även om vissa myndigheter tror att det så småningom kan komma ner till bara 5 miljarder USD per uns (2013 miljarder USD per ounce). gram). Detta är kostnaden för antiväte, den enklaste formen av denna typ av substans, och antimateria-motsvarigheten till grundämnet väte. Andra anti-element skulle bli ännu dyrare. Från och med XNUMX har endast ett litet antal antiväteatomer producerats – endast för forskningsändamål – och ämnet är inte tillgängligt för försäljning.
Varför Antimateria är så dyrt
Antimateria består av partiklar som kan betraktas som motsatser till sina normala materiamotsvarigheter. Det som människor känner till består av atomer, som består av en kärna som innehåller tunga, positivt laddade, partiklar som kallas protoner, omgivna av ett ”moln” av lätta, negativt laddade elektroner. Atomer av antimateria har negativt laddade antiprotoner i kärnan, med positivt laddade antielektroner – normalt kallade positroner – som omger dem. Även om antiprotoner har upptäckts i kosmisk strålning, och positroner sänds ut av vissa radioaktiva element, finns det ingen känd naturlig källa till antiatomer, så antimateria måste tillverkas.
Positroner kan erhållas ganska lätt från material som avger dem, men de mycket tyngre antiprotonerna måste skapas i partikelkolliderare – maskiner som skickar subatomära partiklar som kraschar in i varandra och in i andra material, med enorma hastigheter. Dessa kollisioner koncentrerar enorma mängder energi till extremt små volymer av rymden, vilket resulterar i skapandet av materia i form av partiklar och antipartiklar, inklusive antiprotoner. Dessa kan separeras magnetiskt och kombineras med positroner för att göra atomer av antiväte.
Eftersom dessa antiatomer bara kan tillverkas på en handfull anläggningar, och endast i små mängder, är antiväte extremt ont om. Det är inte bara svårt och dyrt att tillverka, det är också svårt att fånga och lagra. Antiatomer attraheras starkt av normala atomer, på grund av att elektroner och positroner har motsatta elektriska laddningar, och när de möts förintar de varandra, och hela deras massa förvandlas till energi. Förvaring innebär vakuumbehållare som hindrar antiatomerna från att vidröra sidorna med hjälp av magnetfält. Dessa faktorer kombineras för att göra antimateria till världens dyraste ämne.
Används för antimateria
Forskare skulle inte göra sig besväret att tillverka detta ämne om det inte hade några potentiella användningsområden. Antimateria har den största energitätheten av alla möjliga bränslen, vilket innebär att den har potential att frigöra mer energi per viktenhet än något annat ämne. Eftersom det tar ännu mer energi att producera antimateria än vad som kan erhållas från det, är det inte en lösning på planetens energiproblem; det har dock föreslagits som ett möjligt framtida raketbränsle, eftersom det i teorin skulle kunna accelerera en nyttolast till en avsevärd bråkdel av ljusets hastighet. För tillfället ligger dock dess huvudsakliga intresse för forskare i vad den kan avslöja om fysikens lagar.
Andra dyra ämnen
Fortfarande inom den exotiska fysikens rike, skulle kärnisomerer, även om de hamnar något mindre än världens dyraste ämne, bära en extremt hög prislapp – möjligen över 28 miljarder USD per uns (1 miljard USD per gram). Dessa är grundämnen i vilka atomkärnan har mer än sin minsta energimängd – det minsta är känt som ”grundtillståndet”. I de flesta fall kommer en kärna i detta ”exciterade” tillstånd att återgå till sitt grundtillstånd inom en liten bråkdel av en sekund och frigöra energi i form av gammastrålar, men vissa kärnisomerer, såsom hafnium-178m2 och tantal-180m, är relativt stabila och långlivade. Under normala omständigheter frigör dessa isomerer energi långsamt, eftersom deras kärnor återgår slumpmässigt under en lång period.
Experiment på 1990-talet tycktes visa att ett prov av hafnium-178m2 kunde utlösas att återgå till sitt grundtillstånd på en gång, vilket frigjorde stora mängder energi, genom att bombardera det med röntgenstrålar. Detta ökade möjligheten att använda isomeren för att lagra energi eller för att utveckla nya typer av vapen. Försök att reproducera effekten har dock hittills misslyckats, och många forskare är mycket skeptiska till dessa möjligheter. Precis som med antimateria måste dessa ämnen tillverkas i dyra partikelkolliderare och är endast tillgängliga i små mängder.