A primeira explosão atômica gerou um cristal de estrutura bizarra

Por , em 19.05.2021
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Trinitita vermelha formada a partir de areia derretida, fios de cobre e outros detritos no calor colossal do teste nuclear da bomba Trinity. Crédito: LUCA BINDI E PAUL J. STEINHARDT

Em um instante, a bomba destruiu tudo.

A torre em que se apoiou e os fios de cobre pendurados ao seu redor: vaporizados. A areia do deserto abaixo: derretida.

Após o primeiro teste de uma bomba atômica, em julho de 1945, todos esses destroços se fundiram, deixando o solo do local do teste do Novo México, EUA, revestido com uma substância vidrada agora chamada trinitita. Altas temperaturas e pressões ajudaram a forjar uma estrutura incomum dentro de um pedaço de trinitita, em um grão do material com apenas 10 micrômetros de diâmetro – um pouco maior do que uma hemácia .

Esse grão contém uma forma rara de matéria chamada quasicristal, nascida no momento em que a era nuclear começou, cientistas relatam 17 de maio em Proceedings of the National Academy of Sciences.

Cristais normais são feitos de átomos presos em uma rede que se repete em um padrão regular. Quasicristais têm uma estrutura que é ordenada como um cristal normal, mas que não se repete. Isso significa que os quasicrystais podem ter propriedades impossíveis para os cristais normais. Descobertos pela primeira vez em laboratório na década de 1980, os quasicrystais também aparecem na natureza em meteoritos.

As telhas penrose são um exemplo de uma estrutura que é ordenada, mas não se repete. 
Quasicristals são uma versão tridimensional dessa ideia. Crédito: CARGA INDUTIVA/WIKIMEDIA COMMONS

O recém-descoberto quasicristal descoberto no local de teste do Novo México é o mais antigo conhecido que foi feito por humanos.

A trinitita fanhou seu nome a partir do teste nuclear, chamado Trinity, no qual o material foi criado em abundância. “Você ainda pode comprar muito [do material] no eBay”, diz o geofísico Terry Wallace, coautor do estudo e diretor emérito do Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México.

Mas, ele observa, a trinitita que a equipe estudou era uma variedade mais rara, chamada trinitita vermelha. A maioria da trinitita tem uma cor esverdeada, mas trinitita vermelha contém cobre, restos dos fios que vinham do chão e seguiam até a bomba. Quasicristais tendem a ser encontrados em materiais que sofreram um impacto violento e geralmente envolvem metais. Trinitita vermelha se encaixa em ambos os critérios.

Mas antes de tudo a equipe tinha que encontrar amostras.

“Eu estava perguntando por aí por meses procurando por trinitita vermelha”, diz o físico teórico Paul Steinhardt, da Universidade de Princeton. Mas Steinhardt, que é conhecido por caminhar pela Sibéria para procurar quasicristais, não perdeu o ânimo. Finalmente, o mineralogista Luca Bindi, da Universidade de Florença, recebeu alguns de um especialista em trinitita, que começou a colaborar com a equipe. Então o trabalho minucioso começou, com Bindi “olhando cada pequeno grão microscópico” da amostra de trinitita, diz Steinhardt. Finalmente, Bindi extraiu o grão minúsculo. Ao emitir raios-X através dele, os pesquisadores revelaram que o material tinha um tipo de simetria encontrada apenas em quasicristais.

O novo quasicristal, formado por silício, cobre, cálcio e ferro, é “novinho na ciência”, diz o mineralogista Chi Ma, da Caltech, que não participou do estudo. “É uma descoberta muito legal e emocionante”, diz ele.

Futuras buscas por quasicrystais poderiam investigar outros materiais que sofreram um golpe poderoso, como crateras de impacto ou fulguritas, estruturas formadas quando raios atingem o solo.

O estudo mostra que artefatos do nascimento da era atômica ainda são de interesse científico, diz a cientista de materiais Miriam Hiebert, da Universidade de Maryland, em College Park, que analisou materiais de outros momentos cruciais da história nuclear. “Objetos e materiais históricos não são apenas curiosidades nos armários dos colecionadores, mas podem ser de valor científico real”, diz ela. [Science News]

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