In termini di costi di produzione, la sostanza più costosa al mondo è l’antimateria. Il costo per la creazione di questo materiale è stato stimato a circa $ 1,771 trilioni di dollari USA (USD) per oncia ($ 62.5 trilioni di dollari USA per grammo), anche se alcune autorità pensano che alla fine potrebbe ridursi a soli $ 141.75 miliardi di dollari USA per oncia (5 miliardi di dollari USA per grammo). grammo). Questo è il costo dell’antiidrogeno, la forma più semplice di questo tipo di sostanza, e l’equivalente in antimateria dell’elemento idrogeno. Altri anti-elementi sarebbero ancora più costosi. A partire dal 2013, è stato prodotto solo un piccolo numero di atomi di antiidrogeno – solo a scopo di ricerca – e la sostanza non è disponibile per la vendita.
Perché l’antimateria è così costosa?
L’antimateria è costituita da particelle che possono essere considerate gli opposti delle loro normali controparti di materia. La materia con cui le persone hanno familiarità è costituita da atomi, che consistono in un nucleo contenente particelle pesanti, cariche positivamente, chiamate protoni, circondate da una “nube” di elettroni leggeri e carichi negativamente. Gli atomi di antimateria hanno antiprotoni caricati negativamente nel nucleo, circondati da antielettroni caricati positivamente, normalmente chiamati positroni. Sebbene gli antiprotoni siano stati rilevati nei raggi cosmici e i positroni siano emessi da alcuni elementi radioattivi, non esiste una fonte naturale nota di antiatomi, quindi l’antimateria deve essere prodotta.
I positroni possono essere ottenuti abbastanza facilmente dai materiali che li emettono, ma gli antiprotoni molto più pesanti devono essere creati nei collisori di particelle, macchine che inviano particelle subatomiche che si schiantano l’una contro l’altra e contro altri materiali a velocità enormi. Queste collisioni concentrano enormi quantità di energia in volumi di spazio estremamente piccoli, il che si traduce nella creazione di materia sotto forma di particelle e antiparticelle, inclusi gli antiprotoni. Questi possono essere separati magneticamente e combinati con i positroni per formare atomi di antiidrogeno.
Poiché questi anti-atomi possono essere prodotti solo in una manciata di strutture e solo in piccole quantità, l’antiidrogeno è estremamente scarso. Non solo è difficile e costoso da realizzare, ma è anche difficile da intrappolare e conservare. Gli antiatomi sono fortemente attratti dagli atomi normali, a causa di elettroni e positroni aventi cariche elettriche opposte, e quando si incontrano si annichilano a vicenda, trasformando tutta la loro massa in energia. Lo stoccaggio prevede contenitori sottovuoto che impediscono agli antiatomi di toccare i lati utilizzando campi magnetici. Questi fattori si combinano per rendere l’antimateria la sostanza più costosa del mondo.
Usi per l’antimateria
Gli scienziati non si prenderebbero la briga di produrre questa sostanza se non avesse alcuni potenziali usi. L’antimateria ha la maggiore densità di energia di qualsiasi altro combustibile, il che significa che ha il potenziale di rilasciare più energia per unità di peso rispetto a qualsiasi altra sostanza. Poiché per produrre antimateria occorre ancora più energia di quanta se ne possa ricavare, non è una soluzione ai problemi energetici del pianeta; tuttavia, è stato proposto come possibile futuro combustibile per missili, poiché, in teoria, potrebbe accelerare un carico utile a una frazione sostanziale della velocità della luce. Per il momento, però, il suo principale interesse per gli scienziati risiede in ciò che può rivelare sulle leggi della fisica.
Altre sostanze costose
Sempre nel regno della fisica esotica, gli isomeri nucleari, anche se in qualche modo inferiori alla sostanza più costosa del mondo, avrebbero un prezzo estremamente alto – forse oltre $ 28 miliardi di dollari per oncia (1 miliardo di dollari per grammo). Questi sono elementi in cui il nucleo atomico ha più della sua quantità minima di energia – il minimo è noto come “stato fondamentale”. Nella maggior parte dei casi, un nucleo in questo stato “eccitato” tornerà al suo stato fondamentale entro una piccola frazione di secondo, rilasciando energia sotto forma di raggi gamma, ma alcuni isomeri nucleari, come l’afnio-178 m2 e il tantalio-180 m, sono relativamente stabili e longevi. In circostanze normali, questi isomeri rilasciano energia lentamente, poiché i loro nuclei ritornano casualmente per un lungo periodo.
Gli esperimenti degli anni ‘1990 sembravano dimostrare che un campione di afnio-178 m2 poteva essere innescato per tornare allo stato fondamentale tutto in una volta, rilasciando grandi quantità di energia, bombardandolo con raggi X. Ciò ha sollevato la possibilità di utilizzare l’isomero per immagazzinare energia o per sviluppare nuovi tipi di armi. I tentativi di riprodurre l’effetto, tuttavia, sono finora falliti e molti scienziati sono molto scettici su queste possibilità. Come per l’antimateria, queste sostanze devono essere prodotte in costosi collisori di particelle e sono disponibili solo in piccole quantità.