Il seguente articolo ha un significato particolare per quanto riguarda un’invenzione che trasforma sostanze altamente tossiche in “vetro”. Se ne parlerà nel prossimo articolo. Le sorprendenti trasformazioni qui descritte possono essere state un importante punto di partenza per lo sviluppo di questa tecnologia? Gli inventori erano a conoscenza di questa trasformazione attraverso uno shock termico?
Di Michelle Starr
Alle 5:29 del mattino del 16 luglio 1945, nello stato del New Mexico, si consumò un terribile momento di storia.
La calma dell’alba fu strappata 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 Trinity. Questo momento avrebbe cambiato la guerra per sempre.
L’energia rilasciata, equivalente a 21 chilotoni di TNT, vaporizzò la torre di prova di 30 metri e chilometri di cavi di rame che la collegavano alle apparecchiature 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, un tempo ritenuta impossibile.
“I quasicristalli si formano in ambienti estremi che raramente esistono sulla Terra”, ha spiegato nel 2021 il geofisico Terry Wallace del Los Alamos National Laboratory.
“Richiedono un evento traumatico con shock, temperatura e pressione estremi. In genere non si verifica, se non in un caso 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: lo schema in cui sono disposti gli atomi non si ripete.
Quando il concetto è emerso per la prima volta nel mondo scientifico nel 1984, si pensava che questo fosse impossibile: i cristalli erano ordinati o disordinati, senza una via di mezzo. Poi sono stati effettivamente trovati, sia creati in laboratorio che in natura, nelle profondità dei meteoriti, forgiati da shock termodinamici dovuti a eventi come un impatto a ipervelocità.
Sapendo che per produrre i quasicristalli sono necessarie condizioni estreme, un team di scienziati guidati dal geologo Luca Bindi dell’Università di Firenze ha deciso di osservare da vicino la trinitite. Ma non quella verde. Sebbene siano poco comuni, abbiamo visto abbastanza quasicristalli per sapere che tendono a incorporare metalli, quindi il team ha cercato una forma molto più rara del minerale: la trinitite rossa, la cui tonalità è data dai fili di rame vaporizzati che vi sono incorporati.
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 trovato un riscontro in uno dei campioni: un minuscolo granello a 20 facce di silicio, rame, calcio e ferro, con una simmetria rotazionale quintupla impossibile nei cristalli convenzionali – una “conseguenza non voluta” del guerrafondaio.
“Questo quasicristallo è magnifico nella sua complessità, ma nessuno sa ancora dirci perché si sia formato in questo modo”, ha spiegato Wallace nel 2021, quando è stata pubblicata la ricerca del team.
“Ma un giorno, uno scienziato o un ingegnere lo capirà e la bilancia si toglierà dai nostri occhi e avremo una spiegazione termodinamica per la sua creazione. A quel punto, spero, potremo usare questa conoscenza per comprendere meglio le esplosioni nucleari e, in ultima analisi, portare a un quadro più completo di ciò che rappresenta un test nucleare”.
Questa scoperta rappresenta il più antico quasicristallo antropogenico conosciuto e suggerisce che potrebbero esistere altre vie naturali per la formazione dei quasicristalli. Per esempio, le fulguriti di sabbia fusa formate da fulmini e il materiale proveniente da siti di impatto di meteoriti potrebbero entrambi essere 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 degli armamenti nucleari, hanno detto i ricercatori. Lo studio dei minerali forgiati in altri siti di sperimentazione nucleare potrebbe portare alla luce altri quasicristalli, le cui proprietà termodinamiche potrebbero essere uno strumento per la scienza forense nucleare.
“Per comprendere le armi nucleari di altri Paesi è necessario avere una chiara comprensione dei loro programmi di sperimentazione nucleare”, ha detto Wallace.
“Di solito analizziamo i detriti e i gas radioattivi per capire come sono state costruite le armi o quali materiali contenevano, ma queste firme decadono. Un quasicristallo che si forma nel luogo di un’esplosione nucleare può potenzialmente fornirci nuovi tipi di informazioni, e esisterà per sempre”.
La ricerca è stata pubblicata su PNAS.
Una versione precedente di questo articolo è stata pubblicata nel maggio 2021.
Traduzione a cura di Nogeoingegneria
FONTE https://www.sciencealert.com/impossible-crystal-was-forged-in-worlds-first-nuclear-bomb-test
Vedi anche: Trinitite:come la prima bomba nucleare ha trasformato la sabbia in vetro
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Su quella spiaggia c’è la vecchia Hiroshima, in milioni di perline di vetro
DOVE SONO ANDATE A FINIRE LE CENERI DI HIROSHIMA? UNA SCOPERTA SORPRENDENTE!
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