Na mieste prvého výbuchu jadrovej bomby objavili unikátny typ kryštálu. Doteraz si všetci mysleli, že nemôže existovať

Na mieste detonácie prvej jadrovej bomby bol objavený jedinečný kvázikryštál. Vedci ho okamžite označili za najstarší antropogénny kvázikryštál na svete a jeho existencia naznačuje, že kvázikryštály môžu vznikať aj inými, a to rovno prirodzenými cestami. Na tému upozornil portál Sciencealert.

Prvý jadrový test

16. júla 1945 v Novom Mexiku, len 56 km od mesta Socorro, uskutočnili Spojené štáty historicky prvý test jadrovej bomby. Išlo o plutóniovú jadrovú zbraň Trinity, podobnú bombe Fat Man, ktorá dopadla na Nagasaki. Explózia dosahovala energiu ekvivalentnú výbuchu 21 kilotonám trinitrotoluénu.

Trinitit. Luca Bindi, Paul J. Steinhardt et al./PNAS, 2021

Ako píšu vedci v štúdii publikovanej v žurnále PNAS, tento výbuch umožnil fúziu piesku, medených vodičov a testovacej veže, ktoré sa výbuchom jadrovej bomby odparili a spojili do unikátneho sklovitého materiálu známeho ako „trinitit“.

Práve v tomto materiáli sa vedcom podarilo objaviť doposiaľ neznámy 20-stenný kvázikryštál (pozn. redakcie: v štúdii sa označuje ako „unknow icosahedral quasicrystal“), ktorý, rovnako ako ostatné kvázikryštály, porušuje pravidlá kryštalografickej symetrie platnej pre bežné periodické kryštály.

Zobraziť celú galériu (4)

Flickr

Kvázikryštály sú pevné látky, ktorých atómy a molekuly nemajú pravidelné usporiadanie ako bežné kryštály, ale súčasne ani nie sú rozmiestnené náhodne ako pri amorfných látkach. Je v nich teda možné nájsť určitú symetriu, napríklad rotačnú, pričom sa u nich môžu vyskytovať prvky symetrie, aké by sa v bežných periodických štruktúrach nemohli vyskytnúť.

Ako sa uvádza na webe prestížneho žurnálu Nature, prvý kvázikryštál objavil, respektíve predpovedal Daniel Shechtman pôsobiaci na Izraelskom technologickom inštitúte v Haife.

Shechtman popísal kvázikryštály už v apríli 1982 počas svojho pobytu v USA, pričom jeho objav celá vedecká komunita spočiatku odmietala a zosmiešňovala. Podľa všetkých vtedajších poznatkov a informácií bola takáto štruktúra nemožná, pretože bolo matematicky nemožné vyplniť priestor iba pomocou dvadsaťstenov.

Od posmechu k „Nobelovke“

Od tej doby ubehlo už veľa času, Shechtman stihol v roku 2011 získať za svoj objav Nobelovu cenu za chémiu a v laboratórnych podmienkach sa stihlo vytvoriť niekoľko desiatok kvázikryštálov, čím sa zároveň rozšíril rozsah možných „zakázaných symetrií“.

Dokonca hlavný autor štúdie Paul Steinhardt pred pár rokmi na Kamčatke detegoval prvý prirodzene sa vyskytujúci kvázikryštál vo fragmentoch meteoritu. Objavený kvázikryštál podľa odborníka vznikol zrážkou dvoch asteroidov pred mnohými rokmi v rannej fáze našej Slnečnej sústavy.

Model kvázikryštálu. J.W. Evans, The Ames Laboratory, US Department of Energy/ Wikimedia

Keďže všetky kvázikryštály vznikajú za pôsobenia extrémnych podmienok, v laboratóriu pri veľmi vysokých rýchlostiach, Paul Steinhardt sa spolu so svojim tímom domnievali, že miesto po jadrovom výbuchu by mohlo byť ideálnym rodiskom kvázikryštálov.

Ako sme už uviedli vyššie, po teste jadrovej bomby Trinity vedci v oblasti Alamogordo Bombing Range, kde došlo k explózii, objavili množstvo svetlozeleného rádioaktívneho trinititu. Časť trinititu však vďaka zmiešaniu sa s odparenými medenými vodičmi mala červenkastú farbu, čo okamžite upútalo pozornosť vedcov.

NEPREHLIADNI
Po 69 rokoch sme ho prvýkrát namerali. Einsteinium je vzácnosť fyziky, čo obsahuje a ako vzniká?

Práve tento materiál sa pre Steinhardta javil ako ideálnym materiálom pre objavenie kvázikryštálov. Tie okrem toho, že vznikajú pri extrémnych podmienkach, sú často tvorené prvkami, ktorých kombinácie sa len tak nevidia.

Podľa slov hlavného autora štúdie sa po dlhých a úmorných 10 mesiacoch rezania minerálov na maličké kúsky podarilo objaviť miniatúrne 20-stenné zrnko obsahujúce kremík, meď, vápnik a železo, a to navyše s päťčlennou rotačnou symetriou (to je pri periodických štruktúrach nemožné).

Zatiaľ vedci nevedia určiť, prečo bol tento kvázikryštál formovaný práve za takýchto podmienok, avšak dúfajú, že čoskoro odhalia aj toto tajomstvo. Pomocou najstaršieho antropogénneho kvázikryštálu by sme tiež mohli odhaliť miesta mnohých tajných miest jadrových testov.

Čítajte viac z kategórie: Novinky