Kalbant apie gamybos kaštus, pati brangiausia medžiaga pasaulyje yra antimedžiaga. Apskaičiuota, kad šios medžiagos sukūrimo kaina yra apie 1,771 62.5 trilijoną JAV dolerių (USD) už unciją (141.75 trilijono JAV dolerių už gramą), nors kai kurios institucijos mano, kad galiausiai jos gali sumažėti iki 5 milijardo JAV dolerių už unciją (2013 milijardus JAV dolerių už unciją). gramas). Tai yra antivandenilio, paprasčiausios šios rūšies medžiagos formos, ir elemento vandenilio antimedžiagos ekvivalento kaina. Kiti antielementai būtų dar brangesni. Nuo XNUMX m. buvo pagamintas tik nedidelis antivandenilio atomų skaičius – tik mokslinių tyrimų tikslais – ir šios medžiagos negalima parduoti.
Kodėl antimedžiaga yra tokia brangi
Antimedžiaga susideda iš dalelių, kurios gali būti laikomos jų normalios medžiagos priešingybėmis. Žmonėms žinoma medžiaga yra sudaryta iš atomų, sudarytų iš branduolio, kuriame yra sunkių, teigiamai įkrautų dalelių, vadinamų protonais, apsupta lengvų, neigiamai įkrautų elektronų „debesio“. Antimedžiagos atomai branduolyje turi neigiamo krūvio antiprotonus, o juos supa teigiamai įkrauti antielektronai – paprastai vadinami pozitronais. Nors antiprotonai buvo aptikti kosminiuose spinduliuose, o pozitronus skleidžia kai kurie radioaktyvūs elementai, nėra žinomo natūralaus antiatomų šaltinio, todėl antimedžiaga turi būti gaminama.
Pozitronus gana nesunkiai galima gauti iš juos skleidžiančių medžiagų, tačiau daug sunkesni antiprotonai turi būti sukurti dalelių greitintuvuose – mašinose, kurios didžiuliu greičiu siunčia subatomines daleles, dūžtančias viena į kitą ir į kitas medžiagas. Šie susidūrimai sukoncentruoja milžiniškus energijos kiekius į itin mažus erdvės tūrius, todėl susidaro medžiaga dalelių ir antidalelių pavidalu, įskaitant antiprotonus. Juos galima atskirti magnetiniu būdu ir sujungti su pozitronais, kad susidarytų antivandenilio atomai.
Kadangi šiuos antiatomus galima pagaminti tik nedaugelyje įrenginių ir tik nedideliais kiekiais, antivandenilio yra labai mažai. Jį ne tik sunku ir brangu pagaminti, bet ir sunku sugauti bei laikyti. Antiatomai dėl priešingų elektros krūvių elektronų ir pozitronų stipriai traukia įprastus atomus, o susitikę vienas kitą sunaikina, visa masė virsta energija. Sandėliavimas apima vakuumines talpyklas, kurios neleidžia antiatomams liesti šonų naudojant magnetinius laukus. Dėl šių veiksnių antimedžiaga tampa brangiausia medžiaga pasaulyje.
Naudojimas antimedžiagoms
Mokslininkai nesistengtų gaminti šios medžiagos, jei ji neturėtų galimų panaudojimo būdų. Antimedžiagos energijos tankis yra didžiausias iš bet kurio galimo kuro, o tai reiškia, kad ji gali išskirti daugiau energijos vienam svorio vienetui nei bet kuri kita medžiaga. Kadangi antimaterijai pagaminti reikia dar daugiau energijos, nei galima gauti iš jos, tai nėra planetos energetinių problemų sprendimas; tačiau jis buvo pasiūlytas kaip galimas ateities raketų kuras, nes teoriškai jis galėtų pagreitinti naudingąją apkrovą iki didelės šviesos greičio dalies. Tačiau šiuo metu pagrindinis mokslininkų susidomėjimas yra tai, ką jis gali atskleisti apie fizikos dėsnius.
Kitos brangios medžiagos
Vis dar egzotiškos fizikos srityje branduoliniai izomerai, nors ir šiek tiek nusileidžia brangiausiai pasaulyje medžiagai, turėtų labai aukštą kainą – galbūt daugiau nei 28 mlrd. USD už unciją (1 mlrd. USD už gramą). Tai yra elementai, kuriuose atomo branduolys turi daugiau nei minimalus energijos kiekis – mažiausia yra žinoma kaip „pagrindinė būsena“. Daugeliu atvejų tokios „sužadintos“ būsenos branduolys grįš į pradinę būseną per nedidelę sekundės dalį, išskirdamas energiją gama spindulių pavidalu, tačiau kai kurie branduoliniai izomerai, tokie kaip hafnis-178m2 ir tantalas-180m, yra gana stabilūs ir ilgaamžiai. Įprastomis aplinkybėmis šie izomerai energiją išskiria lėtai, nes jų branduoliai atsitiktinai grįžta per ilgą laiką.
Dešimtojo dešimtmečio eksperimentai parodė, kad 1990 m178 hafnio mėginys gali iš karto grįžti į pradinę būseną, išskirdamas daug energijos, bombarduojant jį rentgeno spinduliais. Tai iškėlė galimybę panaudoti izomerą energijai kaupti arba kurti naujų tipų ginklus. Tačiau bandymai atkurti efektą iki šiol buvo nesėkmingi, todėl daugelis mokslininkų labai skeptiškai vertina šias galimybes. Kaip ir antimedžiagos atveju, šios medžiagos turi būti gaminamos brangiuose dalelių greitintuvuose ir jų galima įsigyti tik nedideliais kiekiais.