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O quasicristal recém-descoberto foi criado pela primeira explosão nuclear em Trinity Site
Um quasicristal recém-descoberto que foi criado pela primeira explosão nuclear em Trinity Site, NM, em 16 de julho de 1945, poderia algum dia ajudar os cientistas a entender melhor as explosões nucleares ilícitas e conter a proliferação nuclear
Por Laura Mullane - 18/05/2021


Imagem de amostra de trinitito vermelho que continha o quasicristal. Crédito: Luca Bindi e Paul J. Steinhardt.

Um quasicristal recém-descoberto que foi criado pela primeira explosão nuclear em Trinity Site, NM, em 16 de julho de 1945, poderia algum dia ajudar os cientistas a entender melhor as explosões nucleares ilícitas e conter a proliferação nuclear.

"Entender as armas nucleares de outros países exige que tenhamos um entendimento claro de seus programas de testes nucleares", disse Terry C. Wallace, diretor emérito do Laboratório Nacional de Los Alamos e coautor do artigo sobre a descoberta, publicado hoje em PNAS . "Normalmente analisamos detritos e gases radioativos para entender como as armas foram construídas ou quais materiais elas continham, mas essas assinaturas se deterioram. Um quasicristal que é formado no local de uma explosão nuclear pode potencialmente nos dizer novos tipos de informações - e eles ' existirei para sempre. "

O material recém-descoberto formou-se acidentalmente na explosão do primeiro teste da bomba atômica, que resultou na fusão da areia circundante, da torre de teste e das linhas de transmissão de cobre em um material vítreo conhecido como trinitita. Os quasicristais são materiais exóticos que quebram as regras dos materiais cristalinos clássicos. Materiais como açúcar, sal ou quartzo formam cristais com o que é conhecido como ordem periódica: os átomos são organizados em um padrão que se repete em três dimensões. Os quasicristais, descobertos pela primeira vez na década de 1980, têm uma estrutura atômica dos elementos constituintes, mas o padrão não é periódico. O quasicristal, criado pela explosão da Trindade em uma amostra de trinitito vermelho, tem simetria rotacional de 5 vezes, o que não é possível em um cristal natural. O grupo de simetria do quasicristal é o mesmo do sólido regular de 20 lados conhecido como icosaedro, e a química é dada pela fórmula Si 61 Cu 30 Ca 7 Fe 2 . Este novo quasicristal é agora o mais antigo quasicristal de fabricação humana conhecido, com um carimbo de data / hora inconfundível (por meio de sua composição, localização de descoberta e radioatividade), indicando seu momento de origem.

"Os quasicristais são formados em ambientes extremos que raramente existem na Terra", disse Wallace, que é geofísico. "Eles exigem um evento traumático com choque, temperatura e pressão extremos. Normalmente não vemos isso, exceto em algo tão dramático como uma explosão nuclear ." As condições termodinâmicas / de choque sob as quais este quasicristal se formou são aproximadamente comparáveis ​​às que formaram os quasicristais naturais descobertos no meteorito Khatyrka, que remonta a pelo menos centenas de milhões de anos e talvez já no início do sistema solar.

"Este quasicristal é magnífico em sua complexidade, mas ninguém pode ainda nos dizer por que foi formado dessa forma. Mas, algum dia, um cientista ou engenheiro descobrirá isso e as escamas serão levantadas de nossos olhos e teremos um explicação termodinâmica para sua criação. Então, espero, podemos usar esse conhecimento para entender melhor as explosões nucleares e, finalmente, levar a uma imagem mais completa do que representa um teste nuclear ", disse Wallace.

Imagem do microscópio eletrônico de varredura retroespalhada da gota de metal
estudada contendo o quasicristal, com recursos de Cu, Cu2S e Si61Cu30Ca7Fe2
rotulados. Crédito: Luca Bindi e Paul J. Steinhardt.

O artigo foi escrito em colaboração com a Universidade de Florença, Itália, a Universidade de Massachusetts, Caltech e a Universidade de Princeton.

 

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