Luca Bindi, geolog și cristalograf la Universitatea din Florența, studiază materialele neobișnuite create de explozii nucleare. După ce a coordonat cercetări asupra unui cristal provenit din testul „Trinity”, el a condus o echipă internațională care a identificat acum un aliaj necunoscut într-o microsferă formată în timpul bombardamentului atomic de la Hiroshima, din 6 august 1945. Descoperirea, prezentată în revista Science Advances, arată că temperaturile extreme și răcirea foarte rapidă pot produce structuri cristaline complexe, nu doar topirea ori deformarea materialelor existente.
- Aliajul necunoscut conține fier, crom, nichel, mangan, molibden, siliciu și aluminiu.
- Cercetătorii au analizat 34 de probe recuperate din nisipurile de pe țărmul Golfului Hiroshima.
- Materialul ar putea oferi indicii utile pentru criminalistica nucleară și pentru proiectarea unor noi aliaje.
O particulă microscopică a păstrat urmele exploziei
Probele examinate fac parte din categoria materialelor numite „hiroshimaite”: picături vitrificate foarte mici, conservate în nisipurile de pe țărmul Golfului Hiroshima. Ele s-au format după ce explozia a vaporizat și a amestecat sol, sticlă, apă, clădiri și metale.
Mingea de foc generată de detonare a depășit 7.000 de grade Celsius. În acel mediu, elementele provenite inclusiv din oțel structural și aliaje de aluminiu au ajuns într-un nor de plasmă, apoi s-au răcit foarte repede pe măsură ce acesta s-a extins.
Potrivit cercetătorilor, aliajul s-a format probabil prin condensarea vaporilor metalici amestecați, urmată de o răcire ultrarapidă care a fixat atomii într-o configurație neobișnuită.
Un aliaj multicomponent este un amestec alcătuit din cel puțin cinci elemente metalice principale. În cazul particulei de la Hiroshima, fierul este elementul dominant, iar compoziția include crom, nichel, mangan, molibden, siliciu și aluminiu.
Difracția cu raze X a dezvăluit structura ordonată
Echipa a studiat 34 de probe cu ajutorul microscopiei și al analizelor chimice. Un microscop electronic de baleiaj a scos la iveală particule metalice răspândite în interiorul sticlei, iar cercetătorii au extras apoi patru grăunți metalici, fiecare având aproximativ 10 micrometri.
Pentru comparație, o globulă roșie umană are un diametru de aproximativ 7,8 micrometri. Dintre cei patru grăunți analizați, trei erau aliaje obișnuite de fier și crom. Al patrulea era însă un aliaj bogat în siliciu, cu o organizare atomică necunoscută anterior în aliajele industriale convenționale.
Difracția cu raze X permite stabilirea structurii unui cristal prin analizarea modului în care razele sunt deviate de atomii săi. Metoda a arătat că, în pofida amestecului chimic complex, atomii din grăuntele microscopic erau aranjați într-o structură foarte ordonată.
Descoperirea înseamnă că resturile unei explozii nucleare pot funcționa ca o arhivă microscopică a condițiilor fizice și chimice care au existat doar pentru câteva secunde.
Materialul poate ajuta criminalistica nucleară
Bindi și colegii săi compară rezultatul cu materialele create de testul nuclear „Trinity”. Autorii arată că explozia de la Hiroshima s-a produs la o altitudine diferită, ceea ce a contribuit la apariția unor deosebiri fizice între cristalele provenite din cele două evenimente.
În criminalistica nucleară, compoziția și structura unor asemenea particule pot ajuta specialiștii să reconstituie materialele implicate, mediul local și condițiile termochimice ale unei detonări. Pentru cercetători, acest lucru ar implica folosirea resturilor nu doar ca mărturii istorice, ci și ca surse de date despre formarea materialelor în condiții imposibil de menținut în mod obișnuit.
Autorii discută și o posibilă relevanță pentru fabricarea unor noi aliaje pe bază de fier. Structura descoperită ar putea servi drept model pentru materiale cu proprietăți neobișnuite, însă studiul prezintă această direcție drept o posibilitate pentru cercetări viitoare, nu drept o aplicație deja realizată.
