Dünyanın İlk Nükleer Patlaması Nadir Bir Madde Formu Yarattı

Şafak vakti sükuneti, Amerika Birleşik Devletleri Ordusu'nun Gadget olarak bilinen bir plütonyum iç patlama cihazını patlatmasıyla paramparça oldu. Bu, Trinity testi olarak bilinen dünyanın ilk nükleer bomba denemesiydi. Bu an, savaşı sonsuza dek değiştirecekti.

21 kiloton TNT'ye eşdeğer enerji salınımı, 30 metrelik test kulesini (98 ft) ve onu kayıt ekipmanına bağlayan kilometrelerce uzunluğundaki bakır kabloları buharlaştırdı. Ortaya çıkan ateş topu, kuleyi ve bakırı, altındaki asfalt ve çöl kumuyla birleştirerek yeşil cam haline getirdi – trinitit adı verilen yeni bir mineral.

On yıllar sonra, bilim adamları bu trinititin bir parçasında gizli bir sır keşfettiler – bir zamanlar imkansız olduğu düşünülen, kuasikristal olarak bilinen nadir bir madde formu.

Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'ndan jeofizikçi Terry Wallace, 2021'de “Kuasikristaller, Dünya'da nadiren bulunan aşırı ortamlarda oluşur” diye açıkladı.

“Kvasikristallerin oluşması için aşırı şok, sıcaklık ve basınç içeren travmatik bir olay gerekir. Nükleer patlama gibi dramatik bir olay dışında, bu tür olayları genellikle görmeyiz.”

Mütevazı sofra tuzundan en sert elmaslara kadar çoğu kristal aynı kurala uyar: atomları üç boyutlu uzayda tekrarlanan bir kafes yapısında düzenlenmiştir. Kvasikristaller bu kuralı bozar – atomlarının düzenlendiği desen tekrarlanmaz.

Bu kavram 1984 yılında bilim dünyasında ilk kez ortaya çıktığında, bunun imkansız olduğu düşünülüyordu: Kristaller ya düzenli ya da düzensizdi, ikisinin arasında bir şey yoktu. Daha sonra, hem laboratuvar ortamında hem de doğada, meteorların derinliklerinde, hiper hız çarpışması gibi olayların termodinamik şokuyla oluşturulmuş olarak gerçekten bulundular.

Kvasikristallerin oluşması için aşırı koşulların gerekli olduğunu bilen, İtalya'daki Floransa Üniversitesi'nden jeolog Luca Bindi liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, trinititi daha yakından incelemeye karar verdi.

Ancak yeşil olanı değil. Nadir olsalar da, kuasikristallerin genellikle metaller içerdiğini bildiğimiz için, ekip çok daha nadir bir mineral türü olan kırmızı trinititi aramaya başladı. Bu mineral, içindeki buharlaşmış bakır tellerden aldığı rengiyle adını almıştır.

Tarayıcı elektron mikroskobu ve X-ışını kırınımı gibi teknikler kullanarak altı küçük kırmızı trinitit örneğini analiz ettiler. Sonunda, örneklerden birinde bir bulgu elde ettiler: silikon, bakır, kalsiyum ve demirden oluşan, geleneksel kristallerde imkansız olan beş katlı dönme simetrisi olan küçük, 20 kenarlı bir tanecik. Bu, savaş çığırtkanlığının “istenmeyen bir sonucu”ydu.

Wallace, ekibin sonuçlarının yayınlandığı 2021 yılında, “Bu kuasi-kristal, karmaşıklığıyla muhteşemdir, ancak henüz kimse bize neden bu şekilde oluştuğunu açıklayamıyor” dedi.

“Ancak bir gün, bir bilim insanı veya mühendis bunu çözecek ve gözlerimizden perde kalkacak ve oluşumu için termodinamik bir açıklama bulacağız. O zaman, umarım bu bilgiyi nükleer patlamaları daha iyi anlamak için kullanabilir ve nihayetinde nükleer testlerin neyi temsil ettiğine dair daha eksiksiz bir resim elde edebiliriz.”

Bu keşif, bilinen en eski antropojenik kuasikristali temsil ediyor ve kuasikristallerin oluşumu için başka doğal yollar da olabileceğini gösteriyor. Örneğin, yıldırım çarpmasıyla oluşan erimiş kumdan oluşan fulguritler ve meteor çarpma alanlarından gelen malzemeler, doğada kuasikristallerin kaynağı olabilir.

Bu araştırma, nükleer silahların yayılmasını engellemek amacıyla, yasadışı nükleer testleri daha iyi anlamamıza da yardımcı olabilir. Diğer nükleer test alanlarında oluşan mineralleri incelemek, termodinamik özellikleri nükleer adli tıp için bir araç olabilecek daha fazla kuasikristal ortaya çıkarabilir.

Wallace, “Diğer ülkelerin nükleer silahlarını anlamak için, onların nükleer test programlarını net bir şekilde anlamamız gerekir” dedi.

“Genellikle, silahların nasıl yapıldığını veya hangi malzemeleri içerdiğini anlamak için radyoaktif enkaz ve gazları analiz ederiz, ancak bu izler zamanla yok olur. Nükleer patlama yerinde oluşan bir kuasi kristal, bize potansiyel olarak yeni tür bilgiler verebilir ve bunlar sonsuza kadar var olmaya devam eder.”

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.