La prueba Trinity, ocurrida en 1945 como la primera detonación atómica de la historia, dio origen a un cristal completamente nuevo. Más de ocho décadas después, un equipo internacional liderado por Luca Bindi identificó en los restos de esa explosión un clatrato compuesto por calcio, cobre y silicio, una estructura que no se había documentado ni en la naturaleza ni como material sintético. Así lo reportaron la revista tecnológica Wired y el portal científico ScienceAlert.
El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, sostiene que las explosiones nucleares pueden generar fases sólidas que resultan imposibles de obtener mediante métodos tradicionales de laboratorio.
La explosión se produjo a las 05:29 del 16 de julio de 1945 en el desierto de Nuevo México. La energía liberada equivalió a 21 kilotones de TNT. La detonación vaporizó una torre de pruebas de 30 metros de altura, junto con toda la infraestructura de cobre cercana, incluidos cables e instrumentos de medición.
Ese material fundido se combinó con asfalto y arena del desierto, arrastrados hacia la nube en forma de hongo. Así se formó la trinitita, un vidrio de silicato que hasta entonces no existía. Fue precisamente en una variedad roja de esa trinitita donde los científicos localizaron la nueva estructura cristalina.
¿Qué es el clatrato hallado en la trinitita?
Los investigadores analizaron la trinitita roja mediante difracción de rayos X y encontraron una diminuta gota metálica rica en cobre, incrustada en la muestra. Dentro de ella, descubrieron un clatrato cúbico de tipo I, formado por calcio, cobre y silicio, con trazas de hierro.
Un clatrato es un material con una estructura de “jaula”: los átomos se ordenan de tal manera que pueden atrapar otros átomos o moléculas en su interior, según explicó la revista tecnológica.
Esa arquitectura les confiere propiedades de gran interés tecnológico. Por eso se investigan para conversión de energía, como materiales termoeléctricos capaces de transformar calor en electricidad, para nuevos semiconductores y para almacenamiento de gas e hidrógeno.
De acuerdo con el portal científico, el estudio afirma que se trata del primer clatrato confirmado cristalográficamente entre los productos de una explosión nuclear. El equipo señaló que “las condiciones extremas y transitorias producidas por detonaciones nucleares pueden generar fases de estado sólido inaccesibles para la síntesis convencional”.
¿Cómo la explosión atómica generó el clatrato?
Las condiciones que permitieron la formación del nuevo material fueron extremas: una temperatura superior a 2.730 °F (1.500 °C), presiones de cinco a ocho gigapascales y un descenso rápido de ambas variables. Esa secuencia hizo posible que los átomos de la trinitita se organizaran en configuraciones inusuales y quedaran fijados por el enfriamiento acelerado.
Según ambos medios, la misma muestra ya había dado un resultado previo. En 2021, un equipo encabezado por Bindi identificó en la trinitita roja un cuasicristal rico en silicio.
Bindi explicó: “Su peculiaridad es que la disposición atómica, no periódica pero sí cuasiperiódica, crea simetrías de las que surgen propiedades físicas, que además son extremadamente difíciles de predecir”, compartió la revista. El nuevo trabajo examinó si ese cuasicristal podía derivar del clatrato, pero el modelado matemático indicó que en este caso la concentración de cobre era demasiado alta para sostener esa ruta.
Eso llevó a los autores a concluir que dos fases cristalinas muy distintas, formadas a partir de los mismos materiales y bajo las mismas condiciones extremas, surgieron de manera independiente dentro de la misma muestra. Los investigadores indicaron que los resultados “descartan una interpretación estructural simple basada en clatratos para el cuasicristal de Trinity y subrayan la naturaleza distinta de las fases ricas en silicio generadas en condiciones extremas”, señaló el portal.
Aplicaciones del cristal hallado en la prueba Trinity
El trabajo también ofrece una respuesta directa sobre su alcance: identifica un material que no existía antes en la Tierra y aporta una vía para entender qué huellas dejan las explosiones nucleares sobre la materia.
Esa línea de investigación, conforme a ScienceAlert, puede ayudar a comprender mejor los efectos de los ensayos atómicos e incluso aportar herramientas forenses para investigar lugares donde ocurrieron detonaciones de este tipo.
Los autores añadieron que episodios de alta energía como las detonaciones nucleares, los rayos y los impactos hiperveloces funcionan como “laboratorios naturales” para producir materia cristalina inesperada y poner a prueba modelos estructurales fuera del alcance de la síntesis convencional, indicó el portal científico.
Fuente: Infobae