De 6. august 1945 USA falt ut Hiroshima den første atomanordningen i historien brukt i en konflikt. Blant de tragiske konsekvensene av den dagen, som vi alle vet, er det en som vi oppdaget for bare noen måneder siden: eksplosjonen ga liv, et øyeblikk, til en materiale som aldri hadde eksistert på jorden. En fase syv-komponent intermetalliskforble gjemt i sanden i nesten åtti år. Den ble funnet av et team ledet av den italienske geologen Luca Bindi (University of Florence), i en studie publisert i Vitenskapens fremskritt. Men hvorfor er denne oppdagelsen så relevant?
Hvordan metalllegeringen ble dannet ved temperaturer over 7000°C
I detonasjonsøyeblikket nådde ildkulen i kontakt med bakken topptemperaturer over 7000°C: mer enn fotosfæren til solen, som er rundt 5500°C. Alt på bakken – som betong, glass og stål i strukturene – ble øyeblikkelig fordampet eller smeltet, og forvandlet seg til en tett metallisk damp blandet med smeltet materiale, hevet inn i soppskyen. Så, i løpet av sekunder, avkjølte den dampen i en forrykende hastighet, og falt tilbake til bakken i form av små glassaktige kuler.
Alt er bra kulei en viss forstand, var et ufrivillig mikrolaboratorium. Forhold som ingen industrianlegg i verden kunne gjenskape – ekstrem oppvarming etterfulgt av lynrask temperering – «frosne» atomer til konfigurasjoner som ikke dannes naturlig. Inne i en av disse kulene fant forskerne en liten krystallinsk flekk rik på silisium og inneholder seks metaller: stryke (omtrent 62,7%), krom (14,7 %), nikkel (8,9 %), molybden (3,7 %), mangan (2,1%) e aluminium i spor.
Tallene alene sier imidlertid ikke så mye. Den virkelige merkeligheten ligger i måten disse atomene ordnet seg på. Normalt, når en så kompleks blanding av metaller avkjøles, har atomene tid til å «komme sammen» og separeres i strukturer flere enkel og ryddig. Her skjedde imidlertid det motsatte: avkjølingen gikk så raskt at atomene ikke rakk å skille seg. De forble «frosne» alle sammen, i ett forrigling geometrisk regelmessig aldri sett før. Konseptuelt er det litt som om hundrevis av mennesker plutselig ble stoppet og satt fast akkurat der de var, og dannet en perfekt ryddig figur ved en tilfeldighet.
Hva er hiroshimaite
Det hele begynner i 2019, da geologen Mario Wannier Han gjennomsøker strendene i Hiroshima Bay og finner de glassaktige kulene som vi nå kaller hiroshimaitt. Bindis team analyserer 34 av disse kulene, fra noen få hundre mikrometer til noen få millimeter brede: praktisk talt sandkorn. Under elektronmikroskopet dukker det opp flere fanget metallfragmenter i ett av dem. Spesielt én fanger oppmerksomheten din: knapt 10 mikrometer lang – en tidel av tykkelsen til et hår – med en unormal kjemisk signatur og veldig rik på silisium. Med svært tynne nåler under et reflektert lysmikroskop, sier forskerne de trekker ut at korn mikroskopisk og bombardere den med røntgenstråler for å rekonstruere dens tredimensjonale atomstruktur. Resultatet bekrefter: det er en fase aldri dokumentert før, verken i naturen eller i laboratoriet.
Denne oppdagelsen er ikke bare en anekdote for krystallografer. Disse kornene er faktisk en arkiv fysiker frossen: De registrerte de ekstreme termodynamiske forholdene i ildkulen i en brøkdel av et sekund, i 1945, og bevarte dem i åtti år. De forteller oss også noe konkret: slike komplekse legeringer de kan eksistere og være stabile, selv om de krever forhold som er nesten umulige å replikere i laboratoriet i dag. Å vite dette åpner imidlertid for nye veier for metallurgi – å forstå hvordan strukturer med denne kombinasjonen av hardhet, korrosjonsmotstand og termisk stabilitet skapes – og tilbyr et ekstra verktøy for kjernefysisk etterforskning, disiplinen som analyserer restene av en eksplosjon for å rekonstruere de originale materialene og dynamikken.
