Hallan cristales extraños dentro de los restos de la primera prueba de bomba nuclear

Hallan cristales extraños dentro de los restos de la primera prueba de bomba nuclear

Por Clara Moskowitz editado por Claire Cameron

Hace casi 81 años explotó la primera bomba nuclear. La prueba Trinity, realizada como parte del Proyecto Manhattan en el desierto de Nuevo México, detonó una bomba de plutonio que liberó la energía de 25 kilotones de TNT. Cuando la nube en forma de hongo se desvaneció, una extraña forma de materia parecida al vidrio quedó detrás de la arena derretida combinada con cables sensores vaporizados. Los científicos lo llamaron trinitita.

Ahora los investigadores han identificado un nuevo material dentro de la trinitita llamado clatrato, una red química en forma de jaula que atrapa otros átomos en su interior. “Es un tipo completamente nuevo de cristal de clatrato, algo nunca antes visto en la naturaleza o en los productos de una explosión nuclear”, dice Luca Bindi, geólogo de la Universidad de Florencia en Italia, coautor de un nuevo estudio que detalla el hallazgo.

El extraño material es el resultado de condiciones muy inusuales. Durante la explosión del Trinity, la arena arrastrada por la bola de fuego resultante quedó expuesta a temperaturas superiores a 1.500 grados Celsius y presiones de varios gigapascales, es decir, decenas de miles de veces la presión atmosférica normal y suficiente para convertir el grafito en diamante. La materia se vaporizó, mezcló y enfrió extremadamente rápido, reorganizándose en nuevas formas. “Todo esto sucedió en cuestión de segundos, por lo que los átomos no tuvieron tiempo de organizarse en estructuras estables, lo que dio lugar a materiales inusuales en desequilibrio como este”, dice Bindi.

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El clatrato se encontró dentro de una gota metálica rica en cobre incrustada en la trinitita. Las formas de “jaula” del clatrato son dodecaedros de 12 lados y tetracaidecaedros de 14 lados hechos de átomos de silicio, con átomos de calcio (y a veces átomos de cobre y hierro) atrapados en su interior.

“Las condiciones extremas transitorias de la prueba Trinity permiten la formación de fases metaestables que podrían no encontrarse en experimentos de laboratorio”, dice G. Nelson Eby, geocientífico de la Universidad de Massachusetts Lowell, que ha colaborado anteriormente con algunos de los autores del estudio pero no participó en esta investigación. “Esta es una nueva e interesante incorporación al universo del clatrato”.

El cristal de clatrato no es la única química novedosa descubierta en la trinitita. En 2021, los investigadores encontraron un cuasicristal, un tipo de materia que los científicos alguna vez consideraron imposible y que desafía las ideas tradicionales sobre cómo se forman los sólidos. Los cuasicristales tienen una estructura ordenada, pero sus átomos no se repiten periódicamente como en los cristales normales.

El único otro cuasicristal conocido que se formó naturalmente se encontró dentro de fragmentos de meteoritos, y los científicos creen que se creó durante la ardiente colisión de dos asteroides cuando el sistema solar era joven.

El cuasicristal que se ve en la trinitita está formado por los mismos cuatro elementos (hierro, silicio, cobre y calcio) que forman el clatrato recién descubierto. “El cuasicristal encontrado en el mismo material es especialmente intrigante porque se formó en las mismas condiciones extremas y aún no se ha reproducido en el laboratorio, lo que lo convierte en un raro ejemplo de una estructura creada por la naturaleza pero que aún no podemos replicar por completo”, dice Bindi.

Los científicos teorizan que los dos tipos de cristales se formaron bajo las mismas temperaturas y presiones en la explosión, pero en áreas donde el cobre estaba fácilmente disponible, se formó el cuasicristal, y donde el cobre era escaso, resultó el clatrato.

“Este trabajo subraya cómo los eventos raros y de alta energía, como detonaciones nucleares, rayos e impactos a hipervelocidad, sirven como laboratorios naturales para producir materia cristalina inesperada”, escriben los autores en su artículo. Los resultados fueron publicados el 11 de mayo en Proceedings of the National Academy of Sciences USA.

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