Il 16 luglio 1945, alle 5:29 del mattino, il deserto del New Mexico divenne il teatro di un evento che avrebbe cambiato per sempre il corso della storia. In quel momento, l’esercito degli Stati Uniti eseguì il primo test al mondo di una bomba nucleare, noto come test Trinity. Questo test coinvolse un dispositivo di implosione al plutonio, soprannominato “Gadget”, e l’esplosione liberò un’energia equivalente a 21 kilotoni di TNT. L’onda d’urto fu così potente da vaporizzare la torre di prova alta 30 metri e distruggere i chilometri di cavi di rame collegati all’attrezzatura di registrazione. La potenza dell’esplosione fuse la torre e il rame con l’asfalto e la sabbia del deserto, creando un nuovo minerale chiamato trinitite, un vetro verde che rappresenta un testimone silenzioso di quel momento catastrofico.
La scoperta dei quasicristalli nella trinitite
Negli anni successivi al test Trinity, la trinitite si rivelò un tesoro di segreti scientifici. Gli scienziati iniziarono a condurre analisi approfondite, scoprendo una forma rara di materia conosciuta come quasicristalli. Questi materiali straordinari si formano solo in condizioni estreme, che si verificano raramente sulla Terra. Terry Wallace, geofisico del Los Alamos National Laboratory, ha spiegato nel 2021 che i quasicristalli richiedono eventi traumatici caratterizzati da shock, temperature e pressioni elevate. A differenza dei cristalli tradizionali, che presentano una struttura reticolare ripetitiva, i quasicristalli sfidano questa regola, mostrando una disposizione atomica unica e non ripetitiva. Questa scoperta ha aperto nuove strade nella comprensione della materia e delle sue proprietà.
Bindi et al., PNAS, 2021
Il concetto di quasicristallo e le sue implicazioni
Il concetto di quasicristallo emerse per la prima volta nel panorama scientifico nel 1984, suscitando inizialmente scetticismo. Si pensava che i materiali potessero essere solo ordinati o disordinati, senza possibilità di una terza via. Tuttavia, la scoperta di quasicristalli sia in laboratorio che in natura, come all’interno di meteoriti, ha dimostrato che la loro esistenza è reale. Questi materiali straordinari si formano in condizioni estreme, come impatti ad alta velocità. Un team di scienziati, guidato dal geologo Luca Bindi dell’Università di Firenze, ha deciso di esaminare la trinitite con particolare attenzione alla sua variante rossa, colorata dal rame vaporizzato. Questa ricerca ha portato a scoperte significative nel campo della scienza dei materiali.
Analisi della trinitite rossa e la scoperta di un quasicristallo
Utilizzando tecniche avanzate come la microscopia elettronica a scansione e la diffrazione a raggi X, il team ha analizzato sei piccoli campioni di trinitite rossa. La loro ricerca ha portato alla scoperta di un campione promettente: un minuscolo grano a venti facce composto da silicio, rame, calcio e ferro, caratterizzato da una simmetria rotazionale a cinque vie. Questo quasicristallo, frutto involontario della guerra, rappresenta un esempio straordinario di complessità. Le ragioni della sua formazione rimangono ancora un mistero, ma Wallace ha affermato che un giorno un ricercatore potrebbe svelare i segreti termodinamici alla base della sua creazione, contribuendo a una migliore comprensione delle esplosioni nucleari e del significato di un test nucleare.
Le implicazioni future della scoperta di quasicristalli
Questa scoperta rappresenta il quasicristallo antropogenico più antico conosciuto e apre la porta a nuove possibilità. Potrebbero esistere altri percorsi naturali per la formazione di quasicristalli. Fenomeni come i fulguriti, forgiati dai fulmini, e i materiali provenienti da siti di impatto meteorico potrebbero rivelarsi fonti di quasicristalli in natura. La ricerca in questo campo potrebbe anche fornire strumenti per comprendere meglio i test nucleari illeciti, contribuendo a limitare la proliferazione delle armi nucleari. L’analisi di minerali provenienti da altri siti di test nucleari potrebbe rivelare ulteriori quasicristalli, le cui proprietà termodinamiche potrebbero diventare fondamentali per la forense nucleare. Wallace ha sottolineato l’importanza di avere una chiara comprensione dei programmi di test nucleari di altri paesi, poiché l’analisi di detriti radioattivi e gas, sebbene utile, ha i suoi limiti temporali. Un quasicristallo formato in seguito a un’esplosione nucleare potrebbe fornire informazioni durature e preziose, esistendo per sempre come testimoni silenziosi di eventi catastrofici. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista PNAS, e una versione preliminare dell’articolo era già stata diffusa nel maggio 2021.
