Cristal 'impossível' foi forjado no primeiro teste de bomba nuclear do mundo: WebCuriosos

Às 5h29 da manhã de 16 de julho de 1945, no estado do Novo México, um terrível pedaço da história foi feito.

A calma da madrugada foi dilacerada quando o Exército dos Estados Unidos detonou um dispositivo de implosão de plutónio conhecido como Gadget – o primeiro teste mundial de uma bomba nuclear, conhecido como teste Trinity. Este momento mudaria a guerra para sempre.

A liberação de energia, equivalente a 21 quilotons de TNT, vaporizou a torre de teste de 30 metros (98 pés) e quilômetros de fios de cobre que a conectavam ao equipamento de gravação. A bola de fogo resultante fundiu a torre e o cobre com o asfalto e a areia do deserto abaixo em vidro verde – um novo mineral chamado trinitita.

Décadas mais tarde, os cientistas descobriram um segredo escondido num pedaço dessa trinitita – uma forma rara de matéria conhecida como quasicristal, que antes se pensava ser impossível.

“Quasicristais são formados em ambientes extremos que raramente existem na Terra”, o geofísico Terry Wallace do Laboratório Nacional de Los Alamos explicado em 2021.

“Eles exigem um evento traumático com choque, temperatura e pressão extremos. Normalmente não vemos isso, exceto em algo tão dramático como uma explosão nuclear”.

A maioria dos cristais, desde o humilde sal de cozinha até os diamantes mais resistentes, obedece à mesma regra: seus átomos estão dispostos em uma estrutura reticulada que se repete no espaço tridimensional. Os quasicristais quebram esta regra – o padrão no qual seus átomos estão dispostos não se repete.

Quando o conceito surgiu pela primeira vez no mundo científico em 1984, pensava-se que era impossível: os cristais eram ordenados ou desordenados, sem meio-termo. Depois foram realmente encontrados, tanto criados em laboratório como na natureza – nas profundezas de meteoritos, forjados por choque termodinâmico de eventos como um impacto de hipervelocidade.

Sabendo que são necessárias condições extremas para produzir quasicristais, uma equipa de cientistas liderada pelo geólogo Luca Bindi, da Universidade de Florença, em Itália, decidiu examinar mais de perto a trinitite.

Mas não a coisa verde. Embora sejam incomuns, vimos quasicristais suficientes para saber que eles tendem a incorporar metais, então a equipe procurou uma forma muito mais rara do mineral – a trinitita vermelha, dada sua tonalidade pelos fios de cobre vaporizados nele incorporados.

Usando técnicas como microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X, eles analisaram seis pequenas amostras de trinitita vermelha. Finalmente, eles acertaram uma das amostras – um minúsculo grão de 20 lados de silício, cobre, cálcio e ferro, com uma simetria rotacional quíntupla impossível em cristais convencionais – uma “consequência não intencional” do fomento à guerra.

“Este quasicristal é magnífico na sua complexidade – mas ninguém ainda pode nos dizer por que foi formado desta forma,” Wallace explicou em 2021, quando a pesquisa da equipe foi publicada.

“Mas algum dia, um cientista ou engenheiro irá descobrir isso e as escamas serão tiradas dos nossos olhos e teremos uma explicação termodinâmica para a sua criação. Então, espero, poderemos usar esse conhecimento para compreender melhor as explosões nucleares e em última análise, levarão a uma imagem mais completa do que representa um teste nuclear.”

Esta descoberta representa o quasicristal antropogênico mais antigo conhecido e sugere que pode haver outras vias naturais para a formação de quasicristais. Por exemplo, os fulguritos de areia derretida forjados por raios e o material proveniente de locais de impacto de meteoros podem ser uma fonte de quasicristais na natureza.

A investigação também poderá ajudar-nos a compreender melhor os testes nucleares ilícitos, com o eventual objectivo de conter a proliferação de armamentos nucleares, disseram os investigadores. Estudar os minerais forjados em outros locais de testes nucleares poderia descobrir mais quasicristais, cujas propriedades termodinâmicas poderiam ser uma ferramenta para a ciência forense nuclear.

“Compreender as armas nucleares de outros países exige que tenhamos uma compreensão clara dos seus programas de testes nucleares”, Wallace disse.

“Normalmente analisamos detritos e gases radioativos para entender como as armas foram construídas ou que materiais continham, mas essas assinaturas decaem. Um quasicristal formado no local de uma explosão nuclear pode potencialmente nos fornecer novos tipos de informações – e eles ' existirei para sempre.”

A pesquisa foi publicada em PNAS.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em maio de 2021.