Un nou cvasicristal s-a format la primul test cu bombă atomică

Într-o clipă, bomba a șters totul.

Turnul pe care stătea și firele de cupru înșirate în jurul lui: vaporizate. Nisipul deșertului de dedesubt: topit.

În urma primului test al unei bombe atomice, în iulie 1945, toate aceste resturi s-au fuzionat împreună, lăsând pământul locului de testare din New Mexico acoperit cu o substanță sticloasă numită acum trinitit. Temperaturile și presiunile ridicate au ajutat la formarea unei structuri neobișnuite într-o singură bucată de trinitit, într-un granule de material de doar 10 micrometri diametru – puțin mai lung decât un globule roșu.

Acel cereale conține o formă rară de materie numită cvasicristal, născută în momentul în care a început era nucleară, anunță oamenii de știință pe 17 mai în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Cristalele normale sunt formate din atomi blocați într-o rețea care se repetă într-un model obișnuit. Quasicristalele au o structură ordonată ca un cristal normal, dar care nu se repetă. Aceasta înseamnă că cvasicristalele pot avea proprietăți care sunt interzise pentru cristalele normale. Descoperite pentru prima dată în laborator în anii 1980, cvasicristalele apar și în natură în meteoriți (SN: 8/12/16).

Diagrama de plăci penrose cu model verde și albastru
Placile Penrose (una prezentată) sunt un exemplu de structură care este ordonată, dar nu se repetă. Quasicristalele sunt o versiune tridimensională a acestei idei.Inductiveload/Wikimedia Commons

Cvasicristalul recent descoperit de la situl de testare din New Mexico este cel mai vechi cunoscut care a fost făcut de oameni.

Trinititul își ia numele de la testul nuclear, numit Trinity, în care materialul a fost creat din abundență (SN: 4/8/21). „Încă puteți cumpăra o mulțime de pe eBay”, spune geofizicianul Terry Wallace, coautor al studiului și director emerit al Laboratorului Național Los Alamos din New Mexico.

Dar, notează el, trinititul studiat de echipa a fost un soi mai rar, numit trinitit roșu. Majoritatea trinititului are o nuanță verzuie, dar trinititul roșu conține cupru, rămășițe din firele care se întindeau de la pământ până la bombă. Cvasicristalele tind să se găsească în materiale care au suferit un impact violent și implică de obicei metale. Trinita roșie se potrivește ambelor criterii.

Dar mai întâi echipa a trebuit să găsească câteva.

„Am întrebat luni de zile în căutarea trinititei roșii”, spune fizicianul teoretician Paul Steinhardt de la Universitatea Princeton. Dar Steinhardt, care este cunoscut pentru drumeții în Siberia pentru a căuta cvasicristale, nu a fost descurajat (SN: 2/19/19). În cele din urmă, mineralogistul Luca Bindi de la Universitatea din Florența a obținut câteva de la un expert în trinitit, care a început să colaboreze cu echipa. Apoi a început munca minuțioasă, cu Bindi „privindu-se prin fiecare pată microscopică” a probei de trinitit, spune Steinhardt. În cele din urmă, Bindi a extras boabele minuscule. Prin împrăștierea razelor X prin el, cercetătorii au dezvăluit că materialul avea un tip de simetrie găsit doar în cvasicristale.

Noul cvasicristal, format din siliciu, cupru, calciu și fier, este „nouț pentru știință”, spune mineralogul Chi Ma de la Caltech, care nu a fost implicat în studiu. „Este o descoperire destul de mișto și interesantă”, spune el.

Căutările viitoare de cvasicristale ar putea examina alte materiale care au suferit o lovitură de pedeapsă, cum ar fi cratere de impact sau fulgurite, structuri topite formate atunci când fulgerul lovește solul (SN: 3/16/21).

Studiul arată că artefactele de la nașterea erei atomice sunt încă de interes științific, spune cercetătorul de materiale Miriam Hiebert de la Universitatea din Maryland din College Park, care a analizat materiale din alte momente esențiale din istoria nucleară (SN: 5/1/19). „Obiectele și materialele istorice nu sunt doar curiozități în dulapurile de colecție, ci pot avea o valoare științifică reală”, spune ea.