A Primeira Explosão Nuclear do Mundo Criou uma Forma Rara de Matéria

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Oitenta anos atrás, às 5h29 da manhã de 16 de julho de 1945, um evento memorável e devastador ocorreu no deserto do Novo México. Naquela manhã, o Exército dos EUA realizou o teste Trinity — a primeira detonação de uma bomba nuclear do mundo — usando um dispositivo de implosão à base de plutônio apelidado de “The Gadget” (o Dispositivo). Essa explosão sem precedentes marcou o início da era nuclear e alterou o curso da guerra para sempre.

O Impacto Físico da Explosão

A bomba liberou energia equivalente a 21 quilotons de TNT, destruindo a torre de testes de 30 metros (98 pés) e quilômetros de fiação de cobre usados para monitorar a explosão. O calor e a pressão intensos fundiram os restos da torre, fios de cobre, asfalto e areia do deserto em um material verde, semelhante ao vidro, que veio a ser conhecido como trinitita — um mineral recém-formado proveniente do fogo atômico.

Anos depois, cientistas encontraram uma surpresa extraordinária dentro de um pedaço desse trinitito: um quasicristal, uma forma de matéria até então inimaginável, com arranjos atômicos diferentes daqueles encontrados em cristais convencionais.

Ambientes Extremos e a Formação de Quasicristais

Quasicristais se formam sob condições de pressão e calor extremos — ambientes raramente encontrados na Terra, explicou o geofísico Terry Wallace, do Laboratório Nacional de Los Alamos, em uma entrevista em 2021. Tais condições normalmente ocorrem apenas durante eventos altamente energéticos, como explosões nucleares.

Crédito:The sample of red trinitite that contained the quasicrystal. (Bindi et al., PNAS, 2021)

Ao contrário dos cristais tradicionais, que apresentam padrões atômicos repetitivos, os quasicristais apresentam arranjos atômicos estruturados, porém não repetitivos. Quando o conceito de quasicristais surgiu em 1984, os cientistas estavam céticos. Acreditava-se que os cristais existiam apenas como estruturas ordenadas ou desordenadas — nada entre elas. Mas essa suposição foi desfeita quando os quasicristais foram posteriormente sintetizados em laboratórios e descobertos na natureza, inclusive no interior de meteoritos formados sob choques termodinâmicos extremos.

A Busca por Quasicristais na Trinitita Vermelha

Com esse conhecimento, o geólogo Luca Bindi, da Universidade de Florença, e sua equipe voltaram sua atenção para a trinitita. No entanto, eles não examinaram a variedade verde comum. Sabendo que os quasicristais frequentemente incorporam metais, eles se concentraram na trinitita vermelha — uma forma mais rara, colorida por fios de cobre vaporizados fundidos ao mineral durante a explosão.

Utilizando métodos avançados como microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X, os pesquisadores estudaram seis pequenas amostras de trinitita vermelha. Em uma delas, encontraram o que procuravam: um grão microscópico de 20 lados composto de silício, cobre, cálcio e ferro — exibindo simetria rotacional quíntupla, algo impossível em cristais comuns. Este quasicristal foi um subproduto da devastação nuclear, formado involuntariamente durante o teste Trinity.

Este quasicristal é impressionante em sua complexidade, embora ainda não entendamos exatamente como ele se formou, observou Wallace em 2021, quando a equipe publicou suas descobertas. Mas, eventualmente, alguém descobrirá uma explicação termodinâmica — e essa descoberta poderá aprofundar nossa compreensão das explosões nucleares.

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