Las detonaciones nucleares desatan una asombrosa cantidad de fuerza destructiva. Pero la presión y la temperatura extremas que generan también hacen de las explosiones nucleares un caldero de creación química, capaz de ofrecer nuevos y sorprendentes descubrimientos científicos.

En la década de 1950, por ejemplo, Los científicos que examinaron los escombros de las pruebas de bombas de hidrógeno de EE. UU. encontraron dos nuevos elementos, que ahora ocupan los números 99 y 100 en la tabla periódica. Los nombraron en honor a destacados científicos nucleares:einstenio para Albert Einstein, y fermio para Enrico Fermi.

Ahora, Los científicos que examinan los escombros en el lugar de la primera detonación de una bomba nuclear, celebrada en Nuevo México en julio de 1945 y llamada prueba Trinity, han descubierto una rareza química diferente. En su papel los investigadores informan del descubrimiento de un tipo de "cuasicristal" desconocido hasta ahora, una formación de cristal que antes se creía imposible debido a su estructura geométrica irregular.

¿Qué son los cuasicristales?

Los cuasicristales fueron descubiertos por primera vez por el científico de materiales Dan Schechtman en 1984, pero inicialmente fueron vistos como muy controvertidos, incluso imposibles, porque su forma única no está permitida por las reglas que definen las estructuras cristalinas.

Los cristales están compuestos por unidades que se repiten periódicamente en tres dimensiones. Una buena forma de pensar en esto es imaginarlos en dos dimensiones. Puede colocar baldosas en un piso con determinadas formas geométricas, como cuadrados, triángulos y hexágonos, porque forman mosaicos, lo que significa que se pueden colocar juntos en un patrón repetitivo sin superposiciones ni espacios. No puede hacer esto con mosaicos pentagonales o heptagonales. No se pueden teselar para que dejaran huecos irregulares en el suelo.

Las estructuras cristalinas tridimensionales se adhieren a la misma regla. Las unidades repetidas se organizan naturalmente en un patrón regular, llenando todo el espacio disponible. Un arreglo hexagonal, por ejemplo, es una estructura cristalina típica.

La regla general es que los cristales deben tener unidades repetidas con 2 veces, Triple, Ejes de 4 o 6 pliegues. Aquí, "plegar" significa cuántas veces puede girar la unidad de cristal tridimensional para que tenga el mismo aspecto que su posición inicial, lo que permite la teselación. La regla significa que las unidades de cristal con un eje de 5 pliegues (pentagonal) o cualquier cosa de 7 pliegues o más (heptagonal y más) no se teselarán, y por lo tanto no puede existir.

Baldosas Penrose

Esta regla se mantuvo hasta 1974, cuando el físico matemático británico Roger Penrose encontró una manera de cubrir un espacio bidimensional como un piso con formas que no se repiten periódicamente, una forma de teselación ahora llamada "mosaico de Penrose".

Estas ideas pronto se aplicaron a estructuras tridimensionales, y fue en 1984 cuando Schechtman publicó su trabajo experimental sobre cuasicristales. Su descubrimiento le valió el Premio Nobel de Química en 2011.

Desde entonces, se han descubierto más de 100 tipos de cuasicristal. aunque casi todos se han producido en el laboratorio. Tres excepciones, encontrado dentro del meteorito Khatyrka en el noreste de Rusia, puede remontarse al comienzo de nuestro sistema solar. Y ahora hay otro que es el cuasicristal existente más antiguo que se ha producido, aunque accidentalmente, como resultado de la actividad humana.

Nuevo cuasicristal

El nuevo cuasicristal se encontró dentro de un material vítreo llamado trinitita roja, que los científicos obtuvieron del sitio de la explosión nuclear de 1945. La trinitita se formó en el momento de la detonación de la prueba Trinity, cuando las arenas del desierto de Nuevo México fueron arrojadas al aire y calentadas a 8, 000 ° C antes de llover como trinitita recién sintetizada.

Este nuevo cuasicristal es icosaédrico, que posee 20 caras, y está estructurado con 2 pliegues, Ejes de simetría triples y quíntuples. Esto significa que hay tres perspectivas específicas de esta compleja estructura 3D que se repiten de manera idéntica cuando se gira:una se repite dos veces, uno tres veces, y las otras cinco veces. Es el eje quíntuple, como el pentágono bidimensional que sabemos que no se puede teselar, lo que significa que la muestra es un cuasicristal.

También es una muestra única, porque el cuasicristal tiene silicio, calcio y cobre en su composición. El cobre que le da a la trinitita su tonalidad roja, Es probable que haya encontrado su camino hacia el cuasicristal a través de un conjunto de líneas de transmisión que corrían cerca del lugar de la prueba de la bomba y se vaporizaron junto con la arena al detonar.

Aprendiendo de los cuasicristales

Prácticamente, Los científicos de materiales están explorando la aplicación de cuasicristales para explotar su pobre conductividad térmica. que posiblemente esté relacionado con sus estructuras no periódicas. Ya se han utilizado como revestimiento en sartenes antiadherentes, por ejemplo. Otras aplicaciones sugeridas incluyen luces LED e instrumentos quirúrgicos, pero su desarrollo se encuentra en una etapa temprana.

Pero si más de estas curiosidades cristalográficas y químicas se encuentran en los escombros dejados por las pruebas de bombas nucleares, estudiar su composición también podría ayudar a los científicos a comprender las feroces fuerzas que actúan en el corazón de las explosiones nucleares, un lugar que ningún instrumento científico ha medido directamente hasta ahora.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.