Pred osemdesiatimi rokmi zažila púšť v Novom Mexiku okamih, ktorý zmenil svet. Spojené štáty odpálili 16. júla 1945 o 5:29 ráno prvú jadrovú bombu v histórii, známu ako Trinity test. Plutóniové zariadenie s prezývkou „Gadget“ uvoľnilo energiu ekvivalentnú 21 kilotonám TNT, čím odštartovalo jadrovú éru. Okrem historického významu však tento výbuch zanechal nečakané dedičstvo. Vytvoril totiž quazikryštál, vzácnu formu hmoty, ktorú vedci dlho považovali za nemožnú. Na túto tému upozornil portál Science Alert.

Zrodenie trinititu a objav quazikryštálu

Trinity test zničil 30-metrovú testovaciu vežu a roztavil kilometre medených drôtov spájajúcich meracie zariadenia. Ohnivá guľa spojila vežu, meď a púštny piesok do jedinečného materiálu, zeleného sklovitého minerálu nazvaného trinitit. O desaťročia neskôr, v roku 2021, vedci objavili v jeho vzácnej červenej forme niečo mimoriadne. Červený trinitit, ktorý obsahuje výpary z medených drôtov, ukrýval quazikryštál – štruktúru, ktorá porušuje pravidlá bežných kryštálov.

„Quazikryštály vznikajú v extrémnych podmienkach, ktoré na Zemi prakticky neexistujú,“ vysvetľoval geofyzik Terry Wallace z Los Alamos National Laboratory. „Vyžadujú dramatickú udalosť s obrovským otrasom, teplotou a tlakom. Niečo také sa bežne nestáva, pokiaľ nemáte jadrový výbuch.“

Na rozdiel od klasických kryštálov, ako je soľ či diamant, ktoré majú atómy usporiadané v pravidelnej mriežke, quazikryštály majú štruktúru, ktorá sa nikdy presne neopakuje. Keď boli v roku 1984 prvýkrát opísané, vedecká komunita ich odmietla ako nemožné. Postupne sa však potvrdilo, že existujú v laboratóriách aj v prírode, napríklad v meteoritoch po extrémnych nárazoch.

Výskum červeného trinititu

Tím vedený geológom Lucom Bindim z Univerzity vo Florencii sa zameral na červený trinitit, pretože kovy ako meď zvyšujú pravdepodobnosť vzniku quazikryštálov. Pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie a röntgenovej difrakcie preskúmali šesť vzoriek. V jednej objavili mikroskopické zrno zložené z kremíka, medi, vápnika a železa s dvadsaťstenným tvarom a päťnásobnou rotačnou symetriou – vlastnosťou, ktorá je v bežných kryštáloch nemožná.

Bindi et al., PNAS, 2021

„Je to quazikryštál s úžasnou komplexnosťou – ale nikto zatiaľ nevie, prečo vznikol práve týmto spôsobom. Jedného dňa na to ale niekto príde a zrazu nám to celé dá zmysel. Potom budeme vedieť lepšie pochopiť, čo sa pri jadrových výbuchoch skutočne deje,“ povedal Wallace.

Tento quazikryštál je najstarším známym vytvoreným človekom a naznačuje, že podobné štruktúry môžu vznikať aj v prírode, napríklad pri úderoch blesku alebo meteoritov. Jeho objav nebol zámerný, ale vznikol ako vedľajší efekt vojenského experimentu, čo dodáva Trinity testu nový vedecký rozmer.

Praktické dôsledky pre jadrovú bezpečnosť

Objav quazikryštálu v trinitite má ďalekosiahle dôsledky. Pomáha nielen pochopiť fyziku extrémnych podmienok, ale otvára aj nové možnosti v jadrovej forenznej vede. „Ak chceme porozumieť jadrovým zbraniam iných krajín, musíme poznať detaily ich testov. Zvyčajne analyzujeme rádioaktívne zvyšky a plyny, ale tie časom zanikajú. Quazikryštál vytvorený pri výbuchu však zostane navždy – a môže nám povedať niečo, čo iné stopy nedokážu,“ doplnil Wallace.

Čítajte viac z kategórie: Novinky