U 5:29 ujutro 16. jula 1945. godine, u državi Novi Meksiko, napravljen je užasan komad istorije.
Zatišje u zoru bilo je pocepano dok je vojska Sjedinjenih Država detonirala uređaj za imploziju plutonijuma poznat kao Gadžet – prvi svetski test nuklearne bombe, poznat kao Triniti test. Ovaj trenutak je zauvek promenio rat.
Oslobađanje energije, ekvivalentno 21 kilotoni TNT-a, isparilo je toranj od 30 metara i kilometre bakarnih žica koje su ga povezivale sa opremom za snimanje. Nastala vatrena lopta je spojila toranj i bakar sa asfaltom i pustinjskim peskom ispod u zeleno staklo – novi mineral nazvan trinitit.
Decenijama kasnije, naučnici su otkrili tajnu skrivenu u komadu tog trinitita – retkom obliku materije poznatom kao kvazikristal, za koji se nekada smatralo da ga je nemoguće stvoriti.
„Kvazikristali se formiraju u ekstremnim sredinama koje retko postoje na Zemlji“, objasnio je geofizičar Teri Volas iz Nacionalne laboratorije Los Alamosa 2021. godine.
„Zahtevaju traumatičan događaj sa ekstremnim šokom, temperaturom i pritiskom. Obično to ne vidimo, osim u nečemu tako dramatičnom kao što je nuklearna eksplozija.“
Većina kristala, od skromne kuhinjske soli do najčvršćih dijamanata, poštuje isto pravilo: njihovi atomi su raspoređeni u strukturu rešetke koja se ponavlja u trodimenzionalnom prostoru. Kvazikristali krše ovo pravilo – obrazac u kome su njihovi atomi raspoređeni se ne ponavlja.
Kada se koncept prvi put pojavio u naučnom svetu 1984. godine, smatralo se da je to nemoguće: kristali su bili ili uređeni ili neuređeni, bez ikakvog između. Onda su oni zapravo pronađeni, i stvoreni u laboratorijskim uslovima i u divljini – duboko u meteoritima, iskovani termodinamičkim šokom usled događaja poput udara hiperbrzine.
Znajući da su za proizvodnju kvazikristala potrebni ekstremni uslovi, tim naučnika predvođen geologom Lukom Bindijem sa Univerziteta u Firenci u Italiji odlučio je da izbliza pogleda trinitit.
Ali ne zelene stvari. Iako su neuobičajeni, videli smo dovoljno kvazikristala da znamo da imaju tendenciju da sadrže metale, tako da je tim krenuo u potragu za mnogo ređim oblikom minerala – crvenim trinititom, s obzirom na njegovu nijansu isparenim bakarnim žicama ugrađenim u njega.
Koristeći tehnike kao što su skenirajuća elektronska mikroskopija i difrakcija rendgenskih zraka, analizirali su šest malih uzoraka crvenog trinitita. Konačno, dobili su pogodak u jednom od uzoraka – sićušnom, 20-stranom zrnu silicijuma, bakra, kalcijuma i gvožđa, sa petostrukom rotacionom simetrijom nemogućem u konvencionalnim kristalima – što je „nenamerna posledica“ ratnog huškanja.
„Ovaj kvazikristal je veličanstven po svojoj složenosti – ali niko nam još ne može reći zašto je nastao na ovaj način“, objasnio je Volas 2021. godine kada je objavljeno istraživanje tima.
„Ali jednog dana, naučnik ili inženjer će to shvatiti i vaga će biti podignuta sa naših očiju i imaćemo termodinamičko objašnjenje za njegovo stvaranje. Onda, nadam se, možemo da iskoristimo to znanje da bolje razumemo nuklearne eksplozije i na kraju dovesti do potpunije slike o tome šta predstavlja nuklearni test.“
Ovo otkriće predstavlja najstariji poznati antropogeni kvazikristal i sugeriše da možda postoje i drugi prirodni putevi za formiranje kvazikristala. Na primer, fulguriti istopljenog peska iskovanog udarima groma, i materijal sa mesta udara meteora, mogu biti izvor kvazikristala u divljini.
Istraživanje bi nam takođe moglo pomoći da bolje razumemo nedozvoljene nuklearne testove, sa konačnim ciljem suzbijanja proliferacije nuklearnog naoružanja, rekli su istraživači. Proučavanje minerala iskovanih na drugim lokacijama za nuklearno testiranje moglo bi otkriti više kvazikristala, čija bi termodinamička svojstva mogla biti alat za nuklearnu forenziku.
„Razumevanje nuklearnog oružja drugih zemalja zahteva da imamo jasno razumevanje njihovih programa nuklearnog testiranja“, rekao je Volas.
„Mi obično analiziramo radioaktivne ostatke i gasove da bismo razumeli kako je oružje napravljeno ili koje materijale sadrži, ali ti potpisi se raspadaju. Kvazikristal koji se formira na mestu nuklearne eksplozije može nam potencijalno reći nove vrste informacija – a oni su postojaće zauvek.“
