Trong chớp mắt của ngày định mệnh đó, thiết bị plutonium có mật danh “Gadget” đã phát nổ, tạo ra một quả cầu lửa khổng lồ, sức nóng vượt xa Mặt Trời, bốc hơi mọi thứ nó chạm vào. Cát sa mạc tan chảy thành thủy tinh phóng xạ, và một hố rộng gần bằng một sân bóng đá hằn sâu trên mặt đất. Cuộc thử nghiệm mang mật danh Trinity này đã thành công một cách khủng khiếp.
Nhưng Trinity không chỉ để lại sự hủy diệt; nó còn tạo ra một thứ gì đó kỳ lạ và hoàn toàn mới mẻ.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một quasicrystal chưa từng thấy trước đây trong trinitite đỏ, loại thủy tinh được hình thành từ vụ thử hạt nhân Trinity năm 1945.
“Quasicrystal”: Viên ngọc kỳ dị ra đời từ hỏa ngục
Trong một nghiên cứu đột phá được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences , các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra những tinh thể siêu nhiên, được gọi là quasicrystal, bị mắc kẹt bên trong những tảng đá bị bom phá hủy tại địa điểm Trinity.
Những “viên ngọc” kỳ lạ này, không sở hữu tính đối xứng hoàn hảo như tinh thể thông thường, thường chỉ được tìm thấy trong các thiên thạch từ Hệ Mặt Trời sơ khai và được cho là chỉ hình thành dưới nhiệt độ và áp suất cực cao của những vụ nổ mạnh nhất trong vũ trụ.
Giờ đây, những quasicrystal mới tìm thấy này, được nhúng sâu trong đống đổ nát của Trinity Site, cung cấp bằng chứng cho thấy chúng cũng có thể là kết quả của những sáng tạo bùng nổ nhất của loài người.
Đồng tác giả nghiên cứu Terry Wallace, giám đốc danh dự của Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos ở New Mexico, chia sẻ rằng những tinh thể này mang lại cho các nhà nghiên cứu hạt nhân “một công cụ mới trong hộp công cụ” để phân tích sức mạnh và tác động của các vụ nổ hạt nhân trong quá khứ, cả ở Hoa Kỳ và nước ngoài.
Wallace nhấn mạnh: “Để hiểu được vũ khí hạt nhân của một quốc gia khác, chúng ta cần phải hiểu rõ về các chương trình thử hạt nhân của họ. Chúng tôi thường phân tích các mảnh vỡ và khí phóng xạ để hiểu cách chế tạo vũ khí hoặc chúng chứa những vật liệu gì, nhưng những dấu hiệu đó sẽ phân rã. Một quasicrystal được hình thành tại địa điểm xảy ra vụ nổ hạt nhân… [sẽ] tồn tại mãi mãi”. Đây chính là một “dấu vân tay” vĩnh cửu của vụ nổ.
Cấu trúc nguyên tử không lặp lại của nó (silicon, đồng, canxi và sắt) thách thức tinh thể học truyền thống, cho thấy vật chất được hình thành trong điều kiện khắc nghiệt.
“Trinitite đỏ”: Nơi ẩn chứa bí mật
Khi thiết bị Gadget plutonium phát nổ vào ngày 16 tháng 7 năm 1945, quả cầu lửa tạo ra có nhiệt độ cao hơn cả bề mặt Mặt Trời. Sức nóng và lực của vụ nổ này mạnh đến mức tháp thử nghiệm kim loại và cát xung quanh tan chảy cùng nhau, tạo thành một loại thủy tinh mới, sau này được gọi là trinitite.
Hầu hết các mẫu trinitite có màu xanh lá cây nhạt, giống như thủy tinh chai. Nhưng các mẫu hiếm hơn lại có màu đỏ, có lẽ là do chúng chứa nhiều đồng và các kim loại khác từ tháp thử nghiệm và thiết bị ghi âm tại địa điểm. Trong nghiên cứu mới nhất, Wallace và các đồng nghiệp đã kiểm tra một mẫu trinitite đỏ dưới kính hiển vi điện tử, đặc biệt chú ý đến các “vết” kim loại có thể chứa tinh thể.
Trong mẫu này, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một quasicrystal năm cạnh với cấu trúc nguyên tử chưa từng thấy trên Trái Đất trước đây. Tinh thể này chủ yếu được tạo thành từ silic trong cát sa mạc, nhưng cũng chứa một lượng đồng cao theo tỷ lệ, cùng với một ít sắt và canxi. “Tinh thể này rất phức tạp”, Wallace cho biết, và nhóm của ông vẫn chưa rõ chính xác nó hình thành theo cách này như thế nào hoặc tại sao.
Là quasicrystal lâu đời nhất do con người tạo ra, nó làm nổi bật cách các sự kiện dữ dội, từ vụ nổ nguyên tử đến va chạm thiên thạch, có thể tạo ra các vật liệu kỳ lạ, viết lại hiểu biết của chúng ta về khả năng của vật chất.
“Dấu vân tay” độc nhất vô nhị từ kỷ nguyên hạt nhân
Quasicrystal thông thường được tạo thành từ các nguyên tử bị khóa trong một mạng lưới lặp lại theo một mô hình đều đặn. Ngược lại, quasicrystal có cấu trúc có trật tự giống như tinh thể thông thường nhưng lại không lặp lại.
Điều này mang lại cho quasicrystal những đặc tính độc đáo mà tinh thể thông thường không có. Chúng lần đầu tiên được phát hiện trong phòng thí nghiệm vào những năm 1980 và cũng xuất hiện tự nhiên trong các thiên thạch.
Mẫu quasicrystal mới được phát hiện tại địa điểm thử nghiệm ở New Mexico là mẫu quasicrystal lâu đời nhất được con người tạo ra. Điều đó có nghĩa là nó ra đời cùng thời điểm kỷ nguyên hạt nhân bắt đầu trên Trái Đất.
Terry Wallace khẳng định tính độc đáo của nó: “Tinh thể bán tinh này có nguồn gốc ‘không thể nhầm lẫn’, dựa trên thành phần, độ phóng xạ và vị trí phát hiện của nó”. Đây là một tinh thể độc nhất vô nhị được hình thành trong đám cháy của vụ nổ hạt nhân đầu tiên của Hoa Kỳ.
Wallace tin rằng các quasicrystal tương tự có thể ẩn mình trong đống đổ nát của các địa điểm thử hạt nhân khác trên thế giới. Việc nghiên cứu các cấu trúc độc đáo của những tinh thể đó có thể tiết lộ thông tin quan trọng về bản chất của những quả bom đã tạo ra chúng.
Mặc dù việc mở khóa kiến thức đó sẽ đòi hỏi nhiều nghiên cứu và nhiều mẫu tinh thể hơn nữa, nhưng cuối cùng, việc hiểu rõ hơn về các vụ nổ cấp độ vũ trụ mà con người đã học được cách giải phóng ở đây trên Trái Đất sẽ mang lại giá trị vô cùng to lớn.
