Una nuova scoperta scientifica getta luce sui processi fisico-chimici estremi generati dalle esplosioni nucleari.
Un gruppo di ricerca coordinato da Luca Bindi, del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Firenze, ha identificato una lega metallica multicomponente precedentemente sconosciuta, conservata all’interno di una particella di hiroshimaite, il materiale vetroso formatosi durante l’esplosione atomica di Hiroshima.
La lega è stata rinvenuta in un microscopico granulo metallico inglobato in una matrice vetrosa proveniente dalle sabbie della Baia di Hiroshima. Le analisi hanno rivelato una composizione ricca in silicio e costituita da più elementi metallici, tra cui ferro, cromo, nichel, manganese, molibdeno, silicio e alluminio.
“Le esplosioni nucleari generano ambienti fisico-chimici estremamente transitori, con temperature elevatissime, vaporizzazione di materiali eterogenei e raffreddamenti rapidissimi – spiega Luca Bindi –. In queste condizioni possono formarsi fasi cristalline e metalliche che non si osservano nei processi naturali o industriali ordinari”.
Il campione studiato appartiene alla famiglia delle hiroshimaiti, microsferule vetrose prodotte dall’esplosione del 1945 e conservate nei sedimenti costieri. All’interno di uno dei campioni analizzati, i ricercatori hanno individuato numerosi frammenti metallici di ferrocromo (Fe-Cr). Tra questi, uno si è distinto per l’arricchimento in silicio e per una struttura cristallina inattesa.
“La lega – aggiunge Bindi – si sarebbe formata per condensazione da un vapore metallico complesso generato dalla vaporizzazione di materiali urbani, industriali e geologici coinvolti nella palla di fuoco nucleare. Il successivo raffreddamento ultrarapido avrebbe ‘congelato’ una configurazione atomica metastabile, preservandola fino a oggi”.
La scoperta ha implicazioni che vanno oltre la mineralogia dei detriti atomici. Da un lato, conferma che le esplosioni nucleari possono funzionare come veri e propri “laboratori naturali” per la formazione di materiali in condizioni lontane dall’equilibrio. Dall’altro, suggerisce che lo studio di questi prodotti possa offrire nuove informazioni non solo per la scienza dei materiali ma anche per la forensica nucleare, ossia la scienza che analizza materiali radioattivi sequestrati o residui di esplosioni per scoprirne l’origine, la storia e l’uso previsto. Infatti, vetri e microleghe prodotti da un’esplosione possono conservare tracce delle condizioni termiche, chimiche e dinamiche dell’evento.
La ricerca si inserisce in un filone già aperto dalla scoperta, in detriti del test Trinity del 1945, di un quasicristallo formatosi accidentalmente durante la prima esplosione atomica e da un clatrato mai descritto prima.
Il nuovo risultato ottenuto sui materiali di Hiroshima amplia ulteriormente il quadro, mostrando che eventi nucleari diversi possono generare fasi complesse (elementi diversi miscelati insieme a livello atomico), periodiche (come i cristalli) o quasiperiodiche (i quasicristalli), attraverso processi estremamente rapidi di fusione, vaporizzazione, miscelazione e quenching (il raffreddamento estremamente rapido di un materiale).
