Un quasicristal nouvellement découvert qui a été créé par la première explosion nucléaire sur le site de Trinity, N.M., le 16 juillet, 1945, pourrait un jour aider les scientifiques à mieux comprendre les explosions nucléaires illicites et à freiner la prolifération nucléaire.

« Comprendre les armes nucléaires d'un autre pays exige que nous ayons une compréhension claire de leurs programmes d'essais nucléaires, " a déclaré Terry C. Wallace, directeur émérite du Laboratoire national de Los Alamos et co-auteur de l'article sur la découverte, qui a été publié aujourd'hui dans PNAS . "Nous analysons généralement les débris radioactifs et les gaz pour comprendre comment les armes ont été construites ou quels matériaux elles contenaient, mais ces signatures se dégradent. Un quasi-cristal qui se forme sur le site d'une explosion nucléaire peut potentiellement nous révéler de nouveaux types d'informations, et elles existeront pour toujours."

Le matériau nouvellement découvert s'est formé accidentellement lors de l'explosion du premier essai de bombe atomique, qui a entraîné la fusion du sable environnant, la tour d'essai, et des lignes de transmission en cuivre dans un matériau vitreux appelé trinitite. Les quasi-cristaux sont des matériaux exotiques qui brisent les règles des matériaux cristallins classiques. Des matières telles que le sucre, sel, ou le quartz forme des cristaux avec ce qu'on appelle un ordre périodique :les atomes sont disposés selon un motif qui se répète en trois dimensions. quasi-cristaux, découvert pour la première fois dans les années 1980, avoir une structure atomique des éléments constitutifs, mais le modèle n'est pas périodique. Le quasi-cristal, créé par l'explosion de Trinity dans un échantillon de trinitite rouge, a une symétrie de rotation 5 fois, ce qui n'est pas possible dans un cristal naturel. Le groupe de symétrie du quasicristal est le même que celui du solide régulier à 20 côtés appelé icosaèdre, et la chimie est donnée par la formule Si 61 Cu 30 Californie 7 Fe 2 . Ce nouveau quasi-cristal est maintenant le plus ancien quasi-cristal d'origine humaine connu, avec un horodatage indubitable (par sa composition, lieu de découverte, et radioactivité), indiquant son moment d'origine.

"Les quasi-cristaux se forment dans des environnements extrêmes qui existent rarement sur Terre, " dit Wallace, qui est géophysicien. "Ils nécessitent un événement traumatisant avec un choc extrême, Température, et la pression. Nous ne voyons généralement pas cela, sauf dans quelque chose d'aussi dramatique qu'une explosion nucléaire. » Les conditions thermodynamiques/choc dans lesquelles ce quasi-cristal s'est formé sont à peu près comparables à celles qui ont formé les quasi-cristaux naturels découverts dans la météorite de Khatyrka, qui remonte à au moins des centaines de millions d'années et peut-être aussi loin que le début du système solaire.

"Ce quasi-cristal est magnifique dans sa complexité - mais personne ne peut encore nous dire pourquoi il s'est formé de cette manière. Mais un jour, un scientifique ou un ingénieur va le découvrir et les écailles seront levées de nos yeux et nous aurons une explication thermodynamique de sa création. Puis, J'espère, nous pouvons utiliser ces connaissances pour mieux comprendre les explosions nucléaires et aboutir finalement à une image plus complète de ce que représente un essai nucléaire, " dit Wallace.

L'article a été rédigé en collaboration avec l'Université de Florence, Italie, l'Université du Massachusetts, Caltech, et l'Université de Princeton.