Un quasicristallo “impossibile” è stato forgiato nel primo test con una bomba nucleare

Gli scienziati hanno scoperto un segreto nascosto in un pezzo di trinitite, una rara forma di materia nota come quasicristallo, una volta ritenuta impossibile

0
2072
Indice

Alle 5:29 del mattino del 16 luglio 1945, nello stato del New Mexico, fu fatta una terribile fetta di storia.

La calma dell’alba venne dilaniata quando l’esercito degli Stati Uniti fece esplodere un dispositivo di implosione di plutonio noto come Gadget, il primo test al mondo di una bomba nucleare, noto come test della Trinità. Questo momento cambiò per sempre la guerra.

Il rilascio di energia, equivalente a 21 kilotoni di TNT, vaporizzò la torre di prova di 30 metri e miglia di fili di rame che la collegavano all’apparecchiatura di registrazione. La palla di fuoco risultante fuse la torre e il rame con l’asfalto e la sabbia del deserto sottostante in un vetro verde, un nuovo minerale chiamato trinitite.

Decenni dopo, gli scienziati hanno scoperto un segreto nascosto in un pezzo di quella trinitite, una rara forma di materia nota come quasicristallo, una volta ritenuta impossibile.

I quasicristalli si formano in ambienti estremi che raramente esistono sulla Terra“, ha spiegato il geofisico Terry Wallace del Los Alamos National Laboratory .



Richiedono un evento traumatico con shock, temperatura e pressione estremi. Di solito non abbiamo queste condizioni, tranne in qualcosa di drammatico come un’esplosione nucleare“.

La maggior parte dei cristalli, dall’umile sale da cucina ai diamanti più duri, obbedisce alla stessa regola: i loro atomi sono disposti in una struttura reticolare che si ripete nello spazio tridimensionale. I quasicristalli infrangono questa regola: il modello in cui sono disposti i loro atomi non si ripete.

Quando il concetto è emerso per la prima volta nel mondo scientifico nel 1984, si pensava che fosse impossibile: i cristalli erano ordinati o disordinati, senza alcuna via di mezzo. Quindi sono stati effettivamente trovati, entrambi creati in ambienti di laboratorio e in natura – meteoriti forgiati da shock termodinamici da eventi come un impatto di ipervelocità.

Sapendo che sono necessarie condizioni estreme per produrre quasicristalli, un team di scienziati guidato dal geologo Luca Bindi dell’Università di Firenze ha deciso di dare uno sguardo più da vicino alla trinitite.

Ma non la roba verde. Sebbene siano rari, abbiamo visto abbastanza quasicristalli per sapere che tendono a incorporare metalli, quindi il team è andato alla ricerca di una forma molto più rara del minerale: la trinitite rossa, la cui tonalità è dai fili di rame vaporizzati incorporati al suo interno.

Utilizzando tecniche come la microscopia elettronica a scansione e la diffrazione dei raggi X, hanno analizzato sei piccoli campioni di trinitite rossa. Alla fine, hanno avuto fortuna in uno dei campioni – un minuscolo granello a 20 facce di silicio, rame, calcio e ferro, con una simmetria rotazionale di cinque volte impossibile nei cristalli convenzionali – una “conseguenza non intenzionale” dell’esplosione.

Questo quasicristallo è magnifico nella sua complessità, ma nessuno può ancora dirci perché si è formato in questo modo“, ha detto Wallace.

Ma un giorno, uno scienziato o un ingegnere lo scoprirà e avremo una spiegazione termodinamica per la sua creazione. Quindi, spero, potremo usare quella conoscenza per comprendere meglio le esplosioni nucleari e alla fine avremo a un quadro più completo di ciò che rappresenta un test nucleare“.

Ad esempio, i fulguriti della sabbia fusa forgiata dai fulmini e il materiale proveniente dai siti di impatto dei meteoriti potrebbero essere entrambi una fonte di quasicristalli in natura.
La ricerca potrebbe anche aiutarci a comprendere meglio i test nucleari illeciti, con l’obiettivo finale di frenare la proliferazione di armamenti nucleari, hanno detto i ricercatori.
Lo studio dei minerali forgiati in altri siti di test nucleari potrebbe scoprire più quasicristalli, le cui proprietà termodinamiche potrebbero essere uno strumento per la scientifica sul nucleare.
Capire le armi nucleari di altri paesi richiede che abbiamo una chiara comprensione dei loro programmi di test nucleari“, ha detto Wallace.
“In genere analizziamo i detriti radioattivi ed i gas per capire come sono state costruite le armi o quali materiali contenevano, ma quelle firme si deteriorano. Un quasicristallo che si forma nel sito di un’esplosione nucleare può potenzialmente dirci nuovi tipi di informazioni e quello esisterà per sempre”.

La ricerca è stata pubblicata su PNAS.

2