Buzz
Khám phá mang tính đột phá này không chỉ tiết lộ chân trời mới cho ngành vật lý hạt nhân, mà còn trang bị cho giới nghiên cứu khả năng phát hiện các cuộc thử nghiệm vũ khí hạt nhân lén lút, kiềm chế sự lây lan vũ khí hạt nhân và giải mã những vụ nổ mang tầm vũ trụ.
Trong khoảnh khắc định mệnh ấy, thiết bị plutonium mang bí danh "Gadget" đã kích nổ, tạo ra một khối cầu plasma khổng lồ với nhiệt độ kinh hoàng vượt xa ngôi sao trung tâm hệ mặt trời, thiêu rụi mọi thứ trên đường đi. Cát sa mạc biến thành thủy tinh phóng xạ, trong khi một hố sâu với kích thước tương đương sân vận động hình thành trên mặt đất. Thử nghiệm Trinity đã thành công vượt mọi tưởng tượng.
Nhưng di sản của Trinity không chỉ là tàn phá; nó còn sinh ra một thực thể dị thường chưa từng có trong lịch sử.
Giới nghiên cứu đã tìm thấy một dạng quasicrystal độc nhất vô nhị trong lớp trinitite đỏ - loại vật liệu thủy tinh đặc biệt hình thành từ vụ thử bom nguyên tử Trinity năm 1945.
"Quasicrystal": Viên ngọc quý hiếm được sinh ra từ lò lửa hạt nhân
Trong công trình nghiên cứu gây chấn động đăng trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, các nhà khoa học đã xác nhận sự tồn tại của những cấu trúc tinh thể siêu thực, gọi là quasicrystal, ẩn sâu trong các mẫu đá bị biến đổi tại hiện trường vụ nổ Trinity.
Những 'báu vật' dị thường này, không có cấu trúc đối xứng hoàn chỉnh như tinh thể thông thường, thường chỉ xuất hiện trong các thiên thạch từ Hệ Mặt Trời thuở sơ khai và được hình thành dưới nhiệt độ cùng áp suất cực đoan từ những vụ nổ dữ dội nhất vũ trụ.
Những quasicrystal mới phát hiện, nằm sâu trong tàn tích của Trinity Site, chứng minh rằng chúng cũng có thể được tạo ra từ những vụ nổ nhân tạo mạnh mẽ nhất của con người.
Terry Wallace, đồng tác giả nghiên cứu và là cựu giám đốc Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos tại New Mexico, cho biết những tinh thể này cung cấp cho các chuyên gia hạt nhân 'một phương pháp mới' để đánh giá sức mạnh và hậu quả của các vụ thử hạt nhân trước đây, cả trong và ngoài nước Mỹ.
Wallace giải thích: 'Muốn hiểu vũ khí hạt nhân của nước khác, ta phải nắm rõ chương trình thử nghiệm của họ. Thông thường chúng tôi phân tích mảnh vỡ và khí phóng xạ để xác định cách chế tạo hoặc thành phần vũ khí, nhưng những dấu hiệu đó sẽ biến mất. Trong khi đó, quasicrystal hình thành tại tâm vụ nổ... [sẽ] tồn tại vĩnh viễn'. Đây chính là 'dấu ấn' bất diệt của vụ nổ hạt nhân.
Cấu trúc nguyên tử độc đáo của nó (gồm silicon, đồng, canxi và sắt) phá vỡ mọi quy tắc tinh thể học truyền thống, chứng tỏ vật chất này hình thành trong điều kiện cực kỳ khắc nghiệt.
"Trinitite đỏ": Kho báu chứa đựng bí mật vũ trụ
Khi thiết bị plutonium Gadget phát nổ vào ngày 16/7/1945, quả cầu lửa tạo ra đạt nhiệt độ cao hơn cả bề mặt Mặt Trời. Sức công phá khủng khiếp đến mức làm tan chảy cả tháp thử nghiệm kim loại và cát sa mạc xung quanh, hợp thành một dạng thủy tinh đặc biệt sau này được đặt tên là trinitite.
Đa số trinitite có màu xanh ngọc nhạt tựa thủy tinh chai lọ, nhưng những mẫu vật cực hiếm lại mang sắc đỏ, có lẽ do hàm lượng đồng và kim loại khác từ tháp thử nghiệm cùng thiết bị ghi dữ liệu tại hiện trường. Trong nghiên cứu mới, Wallace cùng cộng sự đã phân tích mẫu trinitite đỏ bằng kính hiển vi điện tử, tập trung vào các vệt kim loại có thể ẩn chứa cấu trúc tinh thể đặc biệt.
Tại đây, nhóm khoa học đã khám phá một quasicrystal hình ngũ giác với cấu trúc nguyên tử chưa từng được ghi nhận trên hành tinh chúng ta. Thành phần chủ yếu là silic từ cát sa mạc, nhưng đặc biệt chứa tỷ lệ đồng cao bất thường cùng lượng nhỏ sắt và canxi. Wallace thừa nhận: 'Cấu trúc tinh thể này cực kỳ phức tạp', và đến nay họ vẫn chưa lý giải được cơ chế hình thành chính xác của nó.
Là quasicrystal nhân tạo cổ xưa nhất từng biết, nó minh chứng cho cách những sự kiện cực đoan - từ vụ nổ hạt nhân đến va chạm thiên thể - có thể tạo ra vật liệu dị thường, thách thức hiểu biết hiện tại về giới hạn của vật chất.
"Dấu ấn" không trùng lặp từ buổi bình minh thời đại nguyên tử
Khác với tinh thể thông thường có cấu trúc nguyên tử lặp lại đều đặn, quasicrystal sở hữu trật tự nguyên tử ổn định nhưng không tuần hoàn, tạo nên mô hình độc nhất vô nhị.
Đặc điểm này mang lại cho quasicrystal những tính chất vật lý đặc biệt mà tinh thể thông thường không có. Được phát hiện lần đầu trong phòng thí nghiệm thập niên 1980, chúng cũng xuất hiện tự nhiên trong thành phần thiên thạch.
Mẫu quasicrystal mới tìm thấy tại New Mexico hiện giữ kỷ lục là quasicrystal nhân tạo lâu đời nhất, đánh dấu sự ra đời cùng thời điểm với buổi bình minh của kỷ nguyên hạt nhân trên Trái Đất.
Terry Wallace nhấn mạnh đặc tính đặc biệt của nó: "Mẫu bán tinh thể này mang 'dấu ấn không thể trộn lẫn', được xác định qua thành phần hóa học, mức độ phóng xạ và vị trí khai quật". Đây chính là tinh thể duy nhất được tạo ra từ sức công phá của vụ thử hạt nhân đầu tiên do Mỹ thực hiện.
Wallace dự đoán những quasicrystal tương tự có thể ẩn náu trong tàn tích của các địa điểm thử nghiệm hạt nhân khác trên toàn cầu. Phân tích cấu trúc đặc biệt của chúng có thể hé lộ những thông tin quan trọng về bản chất của các loại vũ khí đã sinh ra chúng.
Dù cần thêm nhiều nghiên cứu chuyên sâu và bổ sung thêm mẫu vật, nhưng cuối cùng, việc thấu hiểu những vụ nổ mang tầm vũ trụ mà con người đã tái tạo thành công trên Trái Đất sẽ đem lại những giá trị khoa học vô cùng to lớn.
