Tam seksen yıl önce, 16 Temmuz 1945 sabahı saat 05:29'da, Amerika Birleşik Devletleri'nin New Mexico eyaletinde tarihin akışını değiştiren bir olay yaşandı. O şafak vakti, ABD ordusu, 'Gadget' olarak bilinen plütonyum içe çökümlü bir cihazı patlatarak dünyanın ilk nükleer bomba denemesini gerçekleştirdi: Trinity testi.
Bu tarihi an, savaşın doğasını sonsuza dek değiştirecekti. 21 kiloton TNT'ye eşdeğer bir enerji salınımı, 30 metrelik test kulesini ve onu kayıt ekipmanlarına bağlayan kilometrelerce bakır teli buharlaştırdı. Ortaya çıkan ateş topu, kuleyi ve bakır telleri aşağıdaki asfalt ve çöl kumuyla birleştirerek yeşil camı oluşturdu: Trinitit adını verdiğimiz yeni bir mineral.
Yıllar sonra bilim insanları, Trinitit'in bir parçasında gizlenmiş bir sır keşfetti: bir zamanlar imkansız olduğuna inanılan nadir bir madde türü, quasi-kristal.
Quasi-kristallerin, Dünya üzerinde nadiren var olan aşırı ortamlarda oluştuğu belirtiliyor. Bu tür kristallerin oluşumu için aşırı şok, sıcaklık ve basınç gerektiren travmatik bir olay söz konusu. Normalde bu şartlar, nükleer bir patlama kadar dramatik bir olay dışında pek görülmüyor.
Çoğu kristal, atomlarının üç boyutlu uzayda tekrarlanan bir kafes yapısında düzenlenmesi kuralına uyar. Ancak quasi-kristaller bu kuralı bozar; atomlarının diziliş düzeni tekrarlanmaz.
Bu kavram ilk kez 1984'te bilim dünyasına sunulduğunda, kristallerin ya düzenli ya da düzensiz olabileceği, arada bir durumun söz konusu olamayacağı düşünülüyordu. Ancak daha sonra laboratuvar ortamlarında ve vahşi doğada, meteorların derinliklerinde, yüksek hızlı çarpışmalar gibi olaylardan kaynaklanan termodinamik şoklarla oluşan quasi-kristaller keşfedildi.
Quasi-kristallerin oluşumu için aşırı şartların gerektiği bilgisiyle, İtalya'daki Floransa Üniversitesi'nden bir jeolog liderliğindeki bilim insanları, Trinitit'i daha yakından incelemeye karar verdi. Yeşil renklisi yerine, bu nadir mineralin daha da nadir olan kırmızı renklisine odaklandılar. Kırmızı Trinitit'in rengini, buharlaşan bakır tellerden aldığı biliniyordu.
Taramalı elektron mikroskobu ve X-ışını kırınımı gibi teknikler kullanarak altı küçük kırmızı Trinitit örneğini analiz eden ekip, sonunda bir örnekte aradıklarını buldu. Silikon, bakır, kalsiyum ve demirden oluşan, beş katlı dönme simetrisine sahip, geleneksel kristallerde imkansız olan küçük, 20 yüzlü bir tahıl. Bu, savaşın 'istenmeyen bir sonucuydu'.
Bilim insanları, bu quasi-kristalin karmaşıklığının muhteşem olduğunu ancak neden bu şekilde oluştuğunu henüz kimsenin açıklayamadığını belirtiyor. Ancak gelecekte bir bilim insanının veya mühendisin bu gizemi çözeceğine ve bunun için termodinamik bir açıklama getireceğine inanılıyor. Bu bilgiyle nükleer patlamaların daha iyi anlaşılacağı ve nükleer testlerin neyi temsil ettiğine dair daha eksiksiz bir resim çizileceği umuluyor.
Bu keşif, bilinen en eski insan yapımı quasi-kristali temsil ediyor ve quasi-kristallerin oluşumu için başka doğal yolların da olabileceğini düşündürüyor. Örneğin, şimşek çakmalarının oluşturduğu erimiş kumdan meydana gelen fulguritler ve meteor çarpma alanlarındaki malzemeler, quasi-kristaller için doğal kaynaklar olabilir.
Bu araştırma, yasa dışı nükleer testleri daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir ve nihayetinde nükleer silahların yayılmasının sınırlandırılmasına katkı sağlayabilir. Diğer nükleer test sahalarında oluşan mineralleri incelemek, daha fazla quasi-kristal ortaya çıkarabilir ve bunların termodinamik özellikleri, nükleer adli tıp için bir araç haline gelebilir.
Ülkelerin nükleer silahlarını anlamak için nükleer test programlarını net bir şekilde anlamak gerekiyor. Genellikle silahların nasıl yapıldığını veya hangi malzemeleri içerdiğini anlamak için radyoaktif kalıntılar ve gazlar analiz edilir, ancak bu imzalar zamanla yok olur. Ancak bir nükleer patlama sahasında oluşan bir quasi-kristal, gelecekte yeni tür bilgiler sağlayabilir ve bu bilgiler sonsuza dek varlığını sürdürecektir.
Bu araştırma, PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) adlı bilimsel dergide yayımlandı.
