Dünyanın kaderini değiştiren anları tam olarak belirlemek her zaman mümkün olmayabilir.
Ancak 16 Temmuz 1945 sabahı, New Mexico semasını yırtan o 05:29 anı, şüphesiz insanlık tarihinin dönüm noktalarından biriydi.
Bu, Amerika Birleşik Devletleri Ordusu'nun Trinity deneyiydi: Gadget olarak bilinen plütonyum içe doğru patlayan bir cihazın ateşlenmesi – dünyanın ilk nükleer bomba deneyi. Ve 80 yılı aşkın bir süre sonra, bilim insanları bu olayın yarattığı değişimleri hala keşfediyor.
Şimdi, tarihteki ilk kasıtlı nükleer patlamanın yıkıcı gücüyle oluşan bir mineralin içinde, bilim insanları normal şartlarda Dünya'da var olamayacak bir kristal buldu.
Floransa Üniversitesi'nden jeolog Luca Bindi liderliğindeki bir ekip, “Nükleer patlamaların ürettiği aşırı ve geçici koşullar, geleneksel sentezle elde edilemeyen katı hal fazları üretebilir” diye yazıyor.
“1945 Trinity nükleer deneyinde oluşan, daha önce bilinmeyen bir kalsiyum bakır silikat tip-I klatratı rapor ediyoruz; nükleer patlama ürünleri arasında kristalografik olarak doğrulanmış ilk klatrat.”
Patlamanın kendisi, böylesine yıkıcı bir an için beklenebilecek kadar dramatikti.
Enerji salınımı, 21 kiloton TNT'ye eşdeğerdi. 30 metrelik test kulesini ve çevresindeki bakır altyapıyı, patlamayı kaydetmek için kullanılan kablolar ve enstrümanlar da dahil olmak üzere buharlaştırdı.
Ortaya çıkan ateş topu, kuleyi ve bakırı asfalt ve mantar bulutuna çekilen çöl kumuyla birleştirerek, karışımı trinitit adı verilen, cam benzeri, daha önce hiç görülmemiş bir malzemeye dönüştürdü.
Bilim insanlarının garip yapılar bulduğu yer tam olarak bu malzeme içinde.
2021'de Bindi ve meslektaşları, kulenin, kabloların ve kayıt cihazlarının metalini içeren nadir kırmızı trinitit formunda beklenmedik bir quasi-kristal tespit etti. Ve şimdi bu malzemenin bir çeşidi de başka bir sürpriz ortaya çıkardı.
Quasi-kristalin hemen yanında, araştırmacılar bir klatrat buldu – atomların kafes benzeri bir yapıda düzenlendiği ve içlerine başka atomları hapsetme yeteneğine sahip bir kristal yapı.
Kristal, belirli malzemelerin içindeki atomların düzenlenmesini tanımlamak için kullanılan bir terimdir ve çoğu kristal stabil koşullar altında oluşur. İnorganik klatratlar özeldir çünkü oluşmaları için çok belirli koşullar gerektirirler ve doğada nadiren bulunurlar.
Trinity patlaması sırasında bu koşullardan bazıları kısaca karşılandı: aşırı şok, 1.500 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklar (yaklaşık 2.730 Fahrenheit) ve 5 ila 8 gigapaskallik basınçlar, ardından hızla düşüş.
Bu hızlı değişim, ardından gelen hızlı soğuma, trinititteki atomların alışılmadık konfigürasyonlara bürünmesine ve ardından yerlerine kilitlenerek, aksi takdirde oluşamayacak yapılar oluşturmasına izin verdi.
Bu malzeme temelde zamanın donmuş bir anı, patlama sırasında oluşan kısa sıcaklık ve basınç koşullarının mineralojik bir anlık görüntüsünü koruyor – bilim insanları için bir hazine.
Kırmızı trinititin araştırmaları şimdiden bir dizi alışılmadık faz ortaya çıkardı ve klatrat da böyle bir analiz sırasında ortaya çıktı.
X-ışını kırınımı kullanarak, araştırmacılar bir kırmızı trinitit örneğini inceledi ve içinde gömülü bakır açısından zengin bir damlacık tespit etti.
Daha ileri araştırmalar, alışılmadık bir atomik konfigürasyonu ortaya çıkardı – kübik tip-1 bir klatrat, burada silikon atomlarından oluşan 'kafesler' tek tek kalsiyum atomlarını barındırıyor, bakır ve demir izleri de mevcut.
Bu, bir nükleer patlamanın ürünlerinde bulunan ilk klatrat olma özelliğini taşıyor.
Ancak asıl tuhaflık burada başlıyor. Klatratların oluştuğu koşullar quasi-kristallerin oluşumunu da teşvik ettiğinden ve klatrat ile quasi-kristal benzer bileşimlere sahip olduğundan, Bindi ve meslektaşları iki yapının ilişkili olabileceğini düşündüler.
Quasi-kristalin klatrattan ortaya çıkıp çıkamayacağını belirlemek için matematiksel modelleme yaptılar, ancak sonuçlar güçlü bir şekilde, bu yolun genel olarak mümkün olmasına rağmen, bu özel durumda bakır konsantrasyonunun çok yüksek olduğunu öne sürdü.
Bu, aynı aşırı koşullar altında aynı malzemelerden oluşan iki çok farklı kristal fazın, aynı örnek içinde bağımsız olarak ortaya çıktığı anlamına geliyor.
Araştırmacılar, “Bu bulgular, Trinity quasi-kristali için basit bir klatrat tabanlı yapısal yorumunu dışlıyor ve aşırı koşullar altında üretilen silikon açısından zengin fazların ayırt edici doğasını vurguluyor” diye yazıyor.
Bu tür araştırmalar, bilim insanlarının nükleer testlerin etkilerini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir ve hatta bu tür patlamaların meydana geldiği yerleri araştırmak için yeni adli araçlar sunabilir.
Daha geniş bir perspektifte, araştırmacılar “bu çalışma, nükleer patlamalar, şimşek çarpmaları ve hipervelocity etkileri gibi nadir, yüksek enerjili olayların, beklenmedik kristal maddeler üretmek ve geleneksel sentezin ötesindeki yapısal modelleri kritik olarak test etmek ve sınırlamak için doğal laboratuvarlar olarak hizmet ettiğini” vurguluyor.
Bulgular, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlanmıştır.
