Den kärnvapenexplosion som förändrade världen skapade också ett material som inte existerar någon annanstans i det kända universum

Den 16 juli 1945 ändrade den första detonationen av en atombomb – känd som Trinity-testet – historiens gång och lämnade ett outplånligt märke i New Mexicos öken. Explosionen av plutoniumanordningen frigjorde energi motsvarande 21 kiloton TNT, tillräckligt för att förånga det 30 meter långa testtornet, de kilometer av kopparkablar som förbinder inspelningsinstrumenten och själva ökensanden. Allt detta material, som fördes bort av det enorma eldklotet, regnade ner i form av smälta glasartade fragment, vilket skapade en unik form av materia som idag kallas trinit.

Den stora majoriteten av denna trinite är en klassisk grön färg, men det finns en mycket ovanligare variant som kallas "röd trinite", vars färg tillskrivs närvaron av kopparoxid som bildas när transmissionsledningar förångades i explosionen. Det är just inuti denna sällsynta variant som forskare har upptäckt oöverträffade kristallina strukturer. De våldsamma förhållandena under detonationen utsatte materialen för temperaturer på runt 1 500 °C och extrema tryck på 5 till 8 gigapascal.

Materien förångades, blandades och kyldes så extremt snabbt – på några sekunder – att atomerna inte hann organisera sig i stabila strukturer och formade former av materia som aldrig hade funnits på vår planet.

Ett fynd utan motstycke. Nästan 80 år efter den första kärnvapenexplosionen har ett internationellt forskarlag under ledning av Luca Bindi, en geolog vid universitetet i Florens, lyckats identifiera ett nytt material gömt i dessa prover. Som forskningen förklarar är det ett "clathrate": ett burformat kemiskt nätverk som fångar andra atomer inuti.

Denna nya kristall är byggd med 12- och 14-sidiga kiselburar som omsluter atomer av kalcium, koppar och små mängder järn. Det representerar första gången som närvaron av ett klatrat bland de fasta produkterna från en kärnvapenexplosion har bekräftats kristallografiskt. Att denna upptäckt kommer nu, 2026, är ingen slump.

Prover av röd trinitit är extremt sällsynta och svåra att erhålla, och endast de senaste framstegen inom röntgendiffraktionstekniker i nanoskopisk skala har gjort det möjligt att identifiera sådana små strukturer i metalliska mikrodroppar inbäddade i glas. Tekniken var helt enkelt inte i nivå med materialet tidigare. På Xataka har vi letat efter att ersätta nyckelingrediensen i cement i flera år.

Vi har hittat den heliga gralen: basalt Den kvasikristall som kom först. Berättelsen blir ännu mer fascinerande eftersom denna upptäckt ansluter sig till ett annat monumentalt fynd som gjordes av samma team 2021: identifieringen av en kvasikristall i samma röda treenighet. Till skillnad från vanliga kristaller - som salt eller kvarts, som har ett exakt återkommande atommönster - bryter kvasikristaller reglerna för klassisk kristallografi.

Dess atomer är ordnade, men utan att periodvis upprepa sig, vilket genererar symmetrier som är förbjudna i en konventionell kristall. Den som hittats på Trinity uppvisar femfaldig ikosaedrisk symmetri och består av kisel, koppar, kalcium och järn. Det är inte bara den äldsta kända mänskliggjorda kvasikristallen, den har den otroliga egenskapen att dess exakta skapelseögonblick registrerades outplånligt i historiska dokument.

Koppars avgörande roll. Det mest eleganta med den nya studien är mekanismen som förklarar varför två så olika strukturer bildades i samma explosion. Nyckeln var koncentrationen av koppar tillgänglig under kylning.

I mikrozoner där kopparhalterna var låga – runt 10 till 11 % – gjorde det möjligt för förhållanden att stabilisera klathratburstrukturen. Där det fanns mer koppar kollapsade samma struktur och atomerna ordnade om sig själva i kvasikristallens förbjudna geometri. Två radikalt olika öden, åtskilda av en mikroskopisk skillnad i kemisk sammansättning, samtidigt och på samma plats.

Kraften i naturliga laboratorier. Att upptäcka dessa arkitekturer i mikroskopisk skala är revolutionerande eftersom, som Terry C. Wallace, emeritusdirektör för Los Alamos National Laboratory och medförfattare till kvasikristallforskningen, dessa strukturer kräver extrema miljöer som sällan existerar på jorden: kolossala chocker, temperaturer och tryck, jämförbara endast med hyperhastighetseffekterna av meteoriter eller själva kärnvapendetonationer.

Destruktiva händelser som paradoxalt nog fungerar som laboratorier som kan producera det som inget konventionellt laboratorium kan replikera.

Ett verktyg för global säkerhet. Utöver materialvetenskap har denna typ av forskning direkta tillämpningar inom området för icke-spridning av kärnvapen. Att förstå utformningen av andra länders kärnvapenprogram är en enorm kriminalteknisk utmaning.

Forskare spårar ofta radioaktiva gaser och avfall i testområden, men dessa signaturer förfaller oundvikligen med tiden. Kristallerna som bildas på platsen för explosionen är å andra sidan praktiskt taget eviga. De röda trinititproverna bevarar fortfarande radioaktiva isotoper som gör att variabler som det exakta avståndet till explosionens hypocentrum kan beräknas med stor precision.

Wallace sammanfattar det tydligt: ​​Om vetenskapen kan fastställa en exakt termodynamisk förklaring till hur dessa kristaller bildas, kan en komplett bild av bomben och de använda materialen erhållas, vilket ger världen ett nytt verktyg för att övervaka otillåtna kärnvapenexplosioner. En tidsstämpel som inte kan förfalskas eller raderas.

Det paradoxala arvet från Trinity. Studiet av trinit visar hur materia är kapabel att omorganisera sig själv på häpnadsväckande sätt under ofattbart fientliga förhållanden.

Det är en nästan poetisk paradox att en händelse designad för förstörelse har lämnat, 80 år senare, ett dolt arv av mikroskopisk geometrisk perfektion som är användbar idag för den mänskliga framtiden. Denna upptäckt är inte bara ett fönster till skapandet av banbrytande energimaterial och teknologier, utan den fungerar som en kompass för framtida forskning. Som experterna drar slutsatsen i sin akademiska publikation, kan en undersökning av resterna av andra extrema och flyktiga naturfenomen, såsom fulguriter smidda av blixtnedslag eller stenar utsatta för meteoritkratrar, fortsätta att avslöja ovanliga konfigurationer av materia.

Än idag, gömda under förstörelsens ärr, väntar strukturer som fortsätter att utmana vår grundläggande förståelse av universum. Bild | PNAS och Unsplash Xataka | Europa slänger 16 miljarder per år i elektroniskt avfall. Spanien har precis slagit på den första ugnen i Europa för att återställa dem