Odnaleziono rzadki kwazikryształ powstały podczas pierwszego w historii testu bomby atomowej 20.05.2021

Znalezisko należy do szczególnego typu ciała stałego, w którym atomy układają się w pozornie regularną, a jednak niepowtarzającą się strukturę. 

Na początku lat 80 naukowiec Dan Szechtman, który w 2011 roku otrzymał za swoje osiągnięcia Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii, zaprezentował przełomowe odkrycie podważające ówczesne paradygmaty krystalografii. Wcześniej uważano, że kryształy to jedynie ciała stałe, w którym cząsteczki są ułożone w uporządkowany, powtarzający się we wszystkich trzech wymiarach przestrzennych schemat. Izraelczyk zakwestionował tę tezę po tym, gdy schłodził w swoim laboratorium stop glinu i manganu. W jego obrazie dyfrakcyjnym (związanym ze zjawiskiem rozchodzenia się światła) dostrzegł wtedy niecodzienną strukturę. Okazało się, że była pozornie uporządkowana, jednak nieokresowa. Występowały w nim koncentryczne kręgi składające się z aż dziesięciu elementów, co zaprzeczało ustanowionej przed laty definicji. 

Choć wielu kolegów z branży początkowo kwestionowała jego spostrzeżenia, fakt istnienia kwazikryształów stał się niepodważalny. Dziś wiadomo, że mają szereg charakterystycznych cech: wykazują słabe przewodnictwo energetyczne i cieplne, ale są odporne na korozję i inne czynniki chemiczne. Są wykorzystywane w tworzeniu przeciwzużyciowych pokryć, czujników podczerwieni i barier termicznych. Znalazły też zastosowanie w produkcji ultrawytrzymałych żyletek do golenia albo cienkich igieł przydających się przy precyzyjnych operacjach okulistycznych. 

Kwazikryształy bardzo rzadko występują w środowisku naturalnym, na co zwrócił uwagę Luca Bindi, profesor nauk o ziemi na Uniwersytecie Florenckim. – Dotychczas wiedzieliśmy o tym, że tworzyły się w ekstremalnych warunkach temperatury i ciśnienia atmosferycznego. Ikosahedryt i dekagonit, jedyne udokumentowane przypadki, dzięki moim wcześniejszym badaniom zostały znalezione we fragmentach meteorytu, który 15 tysięcy lat temu spadł w Góry Koriackie znajdujące się na wschodzie Rosji – wyjaśnia. – Zwróciłem uwagę na to, że okoliczności, w których powstały – prawdopodobnie w wyniku zderzeń asteroid w przestrzeni kosmicznej na początku istnienia Układu Słonecznego – są porównywalne do tych z eksplozji atomowych – dodaje naukowiec. Jego podejrzenie korelacji okazało się nadzwyczaj słuszne. 

Bindi wraz ze swoim zespołem wzięli pod lupę trynityt – szkliwo powstałe z ziaren piasku stopionych podczas wybuchu ładunku jądrowego. Surowiec zaczerpnął swoją nazwę od Trinity – kryptonimu pierwszego naziemnego testu broni atomowej przeprowadzonego przez Stany Zjednoczone w lipcu 1945 roku. Zdetonowano wtedy bombę plutonową o sile oscylującej wokół 20 kiloton. Choć grzyb atomowy osiągnął wysokość 12 km, rząd amerykański wystosował do prasy oficjalny komunikat, z którego wynikało, że zdarzenie nie było zaplanowaną akcją, a przypadkową eksplozją w magazynach poligonu wojskowego. 

Powstały na pustyni w stanie Nowy Meksyk trynityt (na zdjęciu głównym) jest częściowo pokryty rdzawoczerwonym kolorem, co wyniknęło z tego, że bomba została zdetonowana na szczycie 30-metrowej wieży obciążonej czujnikami i miedzianymi kablami. Zaintrygowany specyfiką szkliwa Bindi zaczął szukać wśród jego odłamków kwazikryształowych struktur. Wreszcie wpadł na właściwy trop. Jest on o tyle zaskakujący, że w dużej części składa się z krzemu. 

Paul J. Steinhard z Uniwersytetu Princeton, który współtworzył badanie, podkreśla, że era kwazikryształów dopiero się rozpoczyna. Ekspert sugeruje, że zdobyta wiedza mogłaby przydać się w kryminalistyce, ujawniając miejsca, w których ujawniano tajne próby jądrowe.