Dünyanın İlk Nükleer Bomba Testinde, 'İmkansız' Olduğu Düşünülen Bir Yarı Kristal Yaratıldı

16 Temmuz 1945 sabahı saat 05:29'da New Mexico eyaletinde korkunç bir olay yaşandı.

Amerika Birleşik Devletleri Ordusu Gadget olarak bilinen bir plütonyum cihazını patlattığında şafak sakinliği parçalandı. Bu, Trinity testi olarak bilinen dünyanın ilk nükleer bomba testiydi. Bu, savaş ve silah algısını sonsuza dek değiştirecekti.

21 kiloton TNT'ye eşdeğer enerji salınımı, 30 metrelik test kulesini ve onu kayıt ekipmanına bağlayan kilometrelerce bakır teli buharlaştırdı. Ortaya çıkan ateş topu, kuleyi ve bakırı, asfalt ve aşağıdaki çöl kumu yeşil cam haline getirdi. Bu trinitite adı verilen yeni bir mineraldi.

Onlarca yıl sonra, bilim insanları, bir zamanlar imkânsız olduğu düşünülen, yarı kristal olarak bilinen nadir bir madde formu olan bu trinititin bir parçasında gizli bir sırrı keşfettiler.

Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'ndan jeofizikçi Terry Wallace geçen yıl, "Kuazi kristaller, Dünya'da nadiren bulunan aşırı ortamlarda oluşuyor" dedi. "Aşırı şok, sıcaklık ve basınç içeren travmatik bir olaya ihtiyaç duyuyorlar. Nükleer bir patlama kadar dramatik bir şey dışında, bunu tipik olarak görmüyoruz."

Mütevazı sofra tuzundan en sert elmaslara kadar çoğu kristal aynı kurala uyar: atomları, üç boyutlu uzayda tekrar eden bir kafes yapısında düzenlenir. Kuasikristaller bu kuralı bozar - atomlarının düzenlendiği model tekrar etmez.

Bu kavram 1984 yılında bilim dünyasında ilk ortaya çıktığında, bunun imkânsız olduğu düşünülüyordu: kristaller ya düzenliydi ya da düzensizdi, arada kalan hiçbir şey yoktu. Daha sonra hem laboratuvar ortamlarında hem de aşırı hızlı çarpma gibi olaylardan kaynaklanan termodinamik şokla göktaşlarında bu imkânsız maddeler bulundular.

İtalya'daki Floransa Üniversitesi'nden jeolog Luca Bindi liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, yarı kristalleri üretmek için aşırı koşulların gerekli olduğunu bilerek, trinitite daha yakından bakmaya karar verdi.

Nadir olsalar da metalleri birleştirme eğiliminde olduklarını bilecek kadar kuasikristal gördük, bu yüzden ekip, içine dahil edilen buharlaştırılmış bakır tellerin tonuna göre, kırmızı trinitin çok daha nadir bir formunu aramaya başladı.

Taramalı elektron mikroskobu ve X-ışını kırınımı gibi teknikleri kullanarak, altı küçük kırmızı trinitit örneğini analiz ettiler. Son olarak, numunelerden birinde - geleneksel kristallerde imkânsız olan beş kat dönme simetrisine sahip, küçük, bir madde buldular.

Wallace, 2021'de ekibin araştırması yayınlandığında, "Bu yarı kristal karmaşıklığı bakımından muhteşem - ancak henüz kimse bize neden bu şekilde oluştuğunu söyleyemez." "Ama bir gün, bir bilim insanı ya da mühendis bunu anlayacak ve gözümüzdeki perde kalkacak ve onun nasıl yaratıldığı ile ilgili termodinamik bir açıklamamız olacak. O zaman, umarım, bu bilgiyi nükleer patlamaları daha iyi anlamak için kullanabiliriz."

Bu keşif, bilinen en eski antropojenik yarı kristali temsil eder ve yarı kristallerin oluşumu için başka doğal yollar olabileceğini düşündürür. Örneğin, yıldırım çarpmalarıyla dövülen erimiş kum fulguritleri ve meteor çarpma bölgelerinden gelen materyaller, doğada kuasikristal kaynağı olabilirler.

Araştırmacılar, nükleer silahların yayılmasını engellemek amacıyla, araştırmanın yasadışı nükleer testleri daha iyi anlamamıza da yardımcı olabileceğini söyledi. Diğer nükleer test sahalarında oluşan mineralleri incelemek, nükleer adli tıp için bir araç olabilecek daha fazla kuasikristal ortaya çıkarabilir.

Araştırma PNAS'ta yayınlandı.