Un equipo de la Universidad de Florencia descubrió en las partículas vítreas de la explosión atómica una fase metálica compleja surgida en condiciones extremas de temperatura y enfriamiento
Buenos Aires-(Nomyc)-La investigación sobre los residuos de las explosiones nucleares todavía genera sorpresas en la comunidad científica y ahora, un grupo de investigación liderado por Luca Bindi, del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Florencia, identificó una aleación metálica multicomponente hasta ahora desconocida que se formó durante el bombardeo atómico de Hiroshima el 6 de agosto de 1945 y que permaneció oculta durante más de ochenta años, en el interior de una partícula de Hiroshimaíta, el material vítreo generado por la detonación.
El hallazgo, que pone una nueva luz sobre los procesos físico-químicos extremos que tienen lugar en las explosiones nucleares, se produjo al analizar un microscópico granulo metálico, que se encontraba englobado en una matriz vítrea procedente de las arenas de la Bahía de Hiroshima y los análisis de su composición, revelaron una estructura rica en silicio y compuesta por múltiples elementos metálicos: hierro, cromo, níquel, manganeso, molibdeno, silicio y aluminio, entre otros.
Las explosiones nucleares, generan entornos físico-químicos de carácter hiper transitorio, con temperaturas que alcanzan niveles elevados de manera extraordinaria, procesos de vaporización de materiales heterogéneos y enfriamientos, que se producen a una velocidad vertiginosa, condiciones en las que como explica el propio Bindi, “pueden dar lugar a la formación de fases cristalinas y metálicas que no tienen equivalente ni en los procesos naturales ni en los industriales convencionales”.
El material estudiado, pertenece a la categoría de las “hiroshimaitas”, unas microsferulas vítreas que surgieron como consecuencia de la explosión de 1945 y que han permanecido conservadas en los sedimentos de la costa y en el interior de uno de los ejemplares analizados, los investigadores localizaron numerosos fragmentos metálicos de ferrocromo, una aleación de hierro y cromo.
Sin embargo, fue uno de estos fragmentos en particular el que captó la atención del equipo por su inusual enriquecimiento en silicio y por presentar una estructura cristalina que no se correspondía con ninguna descrita anteriormente en la literatura científica.
La aleación, según los investigadores, se habría originado por condensación a partir de un vapor metálico complejo que se generó al vaporizarse los materiales urbanos, industriales y geológicos que quedaron atrapados en la bola de fuego nuclear y el enfriamiento ultrarápido que siguió a este proceso, habría tenido el efecto de congelar una configuración atómica metastable, es decir, una disposición de los átomos que no corresponde al estado de equilibrio energético mínimo pero que ha logrado preservarse hasta la actualidad gracias a la velocidad con la que se produjo el descenso de temperatura.
Por una parte, el hallazgo confirma que las explosiones nucleares pueden funcionar como auténticos laboratorios naturales para la síntesis de materiales que se forman en condiciones alejadas del equilibrio termodinámico.
Por otra, abre la posibilidad de que el estudio sistemático de estos productos ofrezca información valiosa no solo para la ciencia de materiales sino también para la forensica nuclear, una disciplina que se ocupa del análisis de materiales radiactivos incautados o de residuos de explosiones con el objetivo de determinar su origen, su historia y el uso al que estaban destinados.
Los vidrios y microaleaciones que resultan de una explosión nuclear, tienen la capacidad de conservar huellas de las condiciones térmicas, químicas y dinámicas que caracterizaron el evento que los generó, lo que los convierte en auténticos archivos de las condiciones extremas que tuvieron lugar en el momento de la detonación y su estudio, puede proporcionar pistas fundamentales para comprender la naturaleza de los procesos implicados.
La presente investigación, se inserta en una línea de trabajo que ya había dado sus frutos con anterioridad, ya que en 2021, el mismo equipo de investigadores descubrió en los detritos del test Trinity, la primera explosión atómica de la historia que tuvo lugar en Nuevo México en 1945, un quasicristal que se había formado de manera accidental durante la detonación y luego, en esos mismos materiales se identificó un clatrato, una estructura de tipo jaula que atrapa moléculas en su interior, que tampoco había sido descrito con anterioridad.
El resultado obtenido a partir de los materiales de Hiroshima amplía considerablemente el panorama, al demostrar que eventos nucleares de diversa naturaleza pueden generar fases complejas de distintos tipos.
Estas fases pueden ser periódicas, como los cristales convencionales en los que los átomos se disponen siguiendo un patrón que se repite de manera regular en el espacio, o casi periódicas, como los quasicristales, en los que el orden atómico sigue patrones que no son estrictamente repetitivos pero que presentan una estructura organizada.
Todos estos materiales surgen a través de procesos extremadamente rápidos de fusión, vaporización, mezcla y temple, el enfriamiento brusco que impide que los átomos alcancen su disposición de equilibrio.
La aleación descubierta en Hiroshima representa, por tanto, un nuevo testimonio de la capacidad de las explosiones nucleares para generar materiales con estructuras y composiciones que no se encuentran en la naturaleza ni en los procesos industriales habituales y su estudio, permitirá profundizar en el conocimiento de los mecanismos que operan en condiciones de desequilibrio extremo y podría tener aplicaciones prácticas en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades singulares.
Para ver el video del descubrimiento, ingrese a https://www.youtube.com/watch?v=eWD0xgsdvWY
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