Primul test nuclear din istorie a dat naștere trinititei – un cvasi-cristal care sfidează legile științei
La ora 5:29 dimineața, în data de 16 iulie 1945, în statul New Mexico, a avut loc unul dintre cele mai tulburătoare momente din istoria științei și tehnologiei. Atunci s-a desfășurat primul test al unei bombe nucleare, cunoscut sub numele de Testul Trinity. Deși evenimentul este în mod obișnuit asociat cu implicațiile sale militare și politice, el a dus și la apariția unui fenomen științific neașteptat și puțin cunoscut: crearea unui cvasi-cristal.
Această structură materială, apărută în condiții nucleare extreme, pune sub semnul întrebării conceptele de bază ale cristalografiei. Cvasi-cristalul format în urma exploziei nu doar că relevă aspecte noi ale științei materialelor, dar ridică și întrebări esențiale despre consecințele imprevizibile ale activităților umane. Descoperirea a fost anunțată de o echipă internațională de cercetători în 2021, printr-un studiu publicat în revista PNAS.
Primul test nuclear al omenirii
Testul Trinity din 1945 a fost prima explozie nucleară din istorie, desfășurată în cadrul Proiectului Manhattan – o inițiativă secretă condusă de Statele Unite, împreună cu Regatul Unit și Canada. Sub coordonarea unor oameni de știință de renume, precum J. Robert Oppenheimer, proiectul a mobilizat resurse uriașe pentru a dezvolta prima bombă atomică.
Explozia de la Trinity a marcat intrarea omenirii în era nucleară, schimbând pentru totdeauna cursul istoriei mondiale. Deflagrația a avut o putere de 21 de kilotone de TNT, distrugând instantaneu peisajul din jur. Energia eliberată a vaporizat complet turnul de testare de 30 de metri înălțime și kilometri întregi de fire de cupru conectate la echipamentele de înregistrare. Turnul și cuprul s-au topit împreună cu asfaltul și nisipul deșertului, formând un nou tip de material vitrificat, numit trinitită.
Shaddack
Ascuns în acest material s-a aflat un cvasi-cristal – o structură atomică nemaivăzută pe Pământ. Trinitita este în general verde, dar cvasi-cristalul a fost descoperit într-o variantă rară de trinitită roșie.
Citește și: Scafandrii de la Cernobîl: Eroii care au prevenit o catastrofă nucleară și mai mare în 1986, după explozia reactorului nr. 4
Un fenomen științific nuclear fără precedent: apariția unui cvasi-cristal imposibil
Cvasi-cristalele au fost descoperite pentru prima dată în anii 1980 și reprezintă o anomalie în lumea cristalelor. În mod obișnuit, cristalele (precum sarea sau cuarțul) au o structură atomică ordonată și periodică – adică modelul atomic se repetă regulat în toate cele trei dimensiuni ale spațiului.
Cvasi-cristalele, în schimb, deși au o ordine internă, nu prezintă o periodicitate. Asta înseamnă că structura lor este stabilă, dar nu se repetă la intervale regulate, așa cum se întâmplă în cazul cristalelor convenționale. Tocmai această particularitate le conferă proprietăți fizice unice.
Cvasi-cristalul descoperit într-o variantă rară de trinitită roșie, format în urma exploziei Trinity, este un exemplu perfect: compus din siliciu, cupru, calciu și fier, el conține și alte elemente topite sub efectul exploziei, provenite din nisipul deșertului, firele de cupru și diverse materiale prezente pe locul testului, conform sciencenews.
Structura sa atomică prezintă o simetrie rotativă în cinci direcții – o caracteristică considerată imposibilă în natură. Cu alte cuvinte, dacă acest cvasi-cristal este rotit în jurul axei sale centrale, va arăta identic în cinci poziții diferite. Simetria sa este echivalentă cu cea a unui icosaedru (un poliedru cu 20 de fețe), iar compoziția chimică este exprimată prin formula Si₆₁Cu₃₀Ca₇Fe₂.
Implicații științifice ale cvasi-cristalului
Din punct de vedere științific, stabilitatea și structura neobișnuită a cvasi-cristalelor deschid noi direcții de cercetare. Spre deosebire de cristalele clasice, cvasi-cristalele nu se degradează în timp, ceea ce le face martori durabili ai condițiilor extreme în care s-au format.
Terry C. Wallace, director al Laboratorului Național Los Alamos și coautor al studiului, a declarat: „Cvasi-cristalele se formează în medii extreme care apar foarte rar pe Pământ.” A adăugat și că:
„este nevoie de un eveniment traumatic, cu șoc, temperaturi și presiuni extreme. Asemenea condiții apar, de obicei, doar în cazul unui fenomen la fel de dramatic ca o explozie nucleară.”
Cercetătorii susțin că acele condiții termodinamice și de șoc în care s-a format acest cvasi-cristal sunt comparabile cu cele din care s-au născut cvasi-cristalele naturale găsite în meteoritul Khatyrka – un corp ceresc care ar putea data de la începuturile sistemului solar.
Implicații politice ale cvasi-cristalului „nuclear”
Descoperirea acestui cvasi-cristal rezultat în urma testului Trinity depășește sfera curiozității științifice. El ar putea deveni un instrument util pentru monitorizarea testelor nucleare.
În prezent, detectarea acestor teste se bazează în mare parte pe analiza deșeurilor radioactive, care pot fi disimulate sau se degradează în timp. Cvasi-cristalele, în schimb, fiind extrem de stabile, pot oferi o „semnătură materială” permanentă a unei explozii nucleare. Asta înseamnă că pot fi folosite pentru a identifica locuri în care s-au făcut teste nucleare, chiar și la mult timp după eveniment, oferind indicii clare despre natura exploziei.
Mai mult, capacitatea de a detecta și analiza astfel de cvasi-cristale ar putea descuraja efectuarea testelor nucleare clandestine. Într-o lume în care proliferarea armelor nucleare rămâne o amenințare majoră, un astfel de instrument ar fi valoros pentru eforturile internaționale de control și prevenție.
Este relevant de menționat că Ceasul Apocalipsei – un simbol creat de oamenii de știință pentru a arăta cât de aproape este omenirea de o catastrofă globală – a fost recent ajustat la 90 de secunde până la miezul nopții.
Această „oră simbolică” reflectă nivelul de risc perceput la scară planetară: miezul nopții reprezintă sfârșitul lumii, iar 90 de secunde este cel mai apropiat punct de acest prag din istorie. Cu alte cuvinte, experții consideră că lumea se află acum într-un moment extrem de periculos, din cauza amenințărilor precum armele nucleare, conflictele internaționale, crizele climatice sau riscurile tehnologice.
Ceasul a fost creat în 1947, imediat după Proiectul Manhattan, ca reacție la apariția bombei atomice.