En termes de coûts de production, la substance la plus chère au monde est l’antimatière. Le coût de création de ce matériau a été estimé à environ 1,771 billions de dollars américains (USD) par once (62.5 billions USD par gramme), bien que certaines autorités pensent qu’il pourrait éventuellement revenir à seulement 141.75 milliards USD par once (5 milliards USD par once). gramme). C’est le coût de l’antihydrogène, la forme la plus simple de ce type de substance, et l’équivalent antimatière de l’élément hydrogène. D’autres anti-éléments seraient encore plus chers. En 2013, seul un petit nombre d’atomes d’antihydrogène a été produit – à des fins de recherche uniquement – et la substance n’est pas disponible à la vente.
Pourquoi l’antimatière est si chère
L’antimatière est constituée de particules qui peuvent être considérées comme les opposés de leurs homologues de la matière normale. La matière que les gens connaissent est constituée d’atomes, qui consistent en un noyau contenant des particules lourdes, chargées positivement, appelées protons, entourées d’un nuage d’électrons légers et chargés négativement. Les atomes d’antimatière ont des antiprotons chargés négativement dans le noyau, avec des anti-électrons chargés positivement – normalement appelés positons – qui les entourent. Bien que des antiprotons aient été détectés dans les rayons cosmiques et que des positons soient émis par certains éléments radioactifs, il n’existe aucune source naturelle connue d’antiatomes, il faut donc fabriquer de l’antimatière.
Les positons peuvent être obtenus assez facilement à partir des matériaux qui les émettent, mais les antiprotons beaucoup plus lourds doivent être créés dans des collisionneurs de particules – des machines qui envoient des particules subatomiques s’écraser les unes contre les autres et dans d’autres matériaux, à des vitesses énormes. Ces collisions concentrent d’énormes quantités d’énergie dans des volumes d’espace extrêmement petits, ce qui entraîne la création de matière sous forme de particules et d’antiparticules, y compris les antiprotons. Ceux-ci peuvent être séparés magnétiquement et combinés avec des positons pour former des atomes d’antihydrogène.
Étant donné que ces anti-atomes ne peuvent être fabriqués que dans une poignée d’installations, et seulement en quantités infimes, l’antihydrogène est extrêmement rare. Non seulement il est difficile et coûteux à fabriquer, mais il est également difficile à piéger et à stocker. Les anti-atomes sont fortement attirés par les atomes normaux, en raison des électrons et des positons ayant des charges électriques opposées, et lorsqu’ils se rencontrent, ils s’annihilent les uns les autres, toute leur masse se transformant en énergie. Le stockage implique des conteneurs sous vide qui empêchent les anti-atomes de toucher les côtés à l’aide de champs magnétiques. Ces facteurs se combinent pour faire de l’antimatière la substance la plus chère au monde.
Utilisations de l’antimatière
Les scientifiques ne se donneraient pas la peine de fabriquer cette substance si elle n’avait pas d’utilisations potentielles. L’antimatière a la plus grande densité énergétique de tous les carburants possibles, ce qui signifie qu’elle a le potentiel de libérer plus d’énergie par unité de poids que toute autre substance. Puisqu’il faut encore plus d’énergie pour produire de l’antimatière qu’on ne peut en obtenir, ce n’est pas une solution aux problèmes énergétiques de la planète ; cependant, il a été proposé comme futur carburant de fusée possible, car, en théorie, il pourrait accélérer une charge utile à une fraction substantielle de la vitesse de la lumière. Pour le moment, cependant, son principal intérêt pour les scientifiques réside dans ce qu’il peut révéler sur les lois de la physique.
Autres substances coûteuses
Toujours dans le domaine de la physique exotique, les isomères nucléaires, bien que loin de la substance la plus chère du monde, auraient un prix extrêmement élevé – peut-être plus de 28 milliards de dollars US par once (1 milliard de dollars US par gramme). Ce sont des éléments dans lesquels le noyau atomique a plus que sa quantité minimale d’énergie – le minimum étant connu sous le nom d' »état fondamental ». Dans la plupart des cas, un noyau dans cet état excité reviendra à son état fondamental en une infime fraction de seconde, libérant de l’énergie sous forme de rayons gamma, mais certains isomères nucléaires, tels que l’hafnium-178m2 et le tantale-180m, sont relativement stables et de longue durée. Dans des circonstances normales, ces isomères libèrent de l’énergie lentement, car leurs noyaux se retournent de manière aléatoire sur une longue période.
Des expériences dans les années 1990 semblaient montrer qu’un échantillon de hafnium-178m2 pouvait être déclenché pour revenir à son état fondamental d’un seul coup, libérant de grandes quantités d’énergie, en le bombardant de rayons X. Cela a soulevé la possibilité d’utiliser l’isomère pour stocker de l’énergie ou pour développer de nouveaux types d’armes. Les tentatives pour reproduire l’effet, cependant, ont jusqu’à présent échoué, et de nombreux scientifiques sont très sceptiques quant à ces possibilités. Comme pour l’antimatière, ces substances doivent être fabriquées dans des collisionneurs de particules coûteux et ne sont disponibles qu’en quantités infimes.