5 phút đọc
Sức hủy diệt của vũ khí hạt nhân không chỉ để lại những vết thương lịch sử sâu sắc mà còn vô tình tạo ra những “phòng thí nghiệm” vật lý cực đoan nhất hành tinh. Mới đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra một hợp kim phức tạp hoàn toàn mới, được hình thành từ điều kiện nhiệt độ và áp suất cực hạn trong vụ nổ bom nguyên tử tại Hiroshima năm 1945. Phát hiện này mở ra một góc nhìn hoàn toàn mới về cách các vật liệu phản ứng dưới tác động vật lý khủng khiếp.
Hành trình tìm kiếm tinh thể siêu nhỏ từ cát biển Hiroshima
Nghiên cứu bắt nguồn từ một phát hiện tình cờ vào năm 2019 của nhà địa chất Mario Wannier. Trong lúc sàng lọc cát biển thu thập từ vịnh Hiroshima, ông đã phát hiện ra những hạt thủy tinh tí hon. Những hạt này sau đó được đặt tên là “hiroshimaite” – thực chất là những mảnh vụn phóng xạ hình thành trực tiếp từ vụ nổ bom hạt nhân lịch sử.
Để tìm hiểu sâu hơn, nhà địa chất Luca Bindi từ Đại học Florence cùng Mario Wannier và các cộng sự đã tiến hành kiểm tra cấu trúc của 34 mảnh hiroshimaite có kích thước dao động từ vài trăm micromet đến vài milimet. Kết quả phân tích hóa học đã hé lộ một bất ngờ lớn: bên trong những mảnh vụn phóng xạ này ẩn chứa các tinh thể kim loại siêu nhỏ.
Sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X đơn tinh thể, nhóm nghiên cứu đã cô lập và nhận diện thành công một tinh thể giàu silicon đặc biệt chỉ dài vỏn vẹn 10 micromet. Theo ông Luca Bindi chia sẻ trên tạp chí Science Advances, đây là một hợp kim đa thành phần cực kỳ hiếm gặp và nhóm mới chỉ tìm thấy đúng một tinh thể duy nhất.
Cấu trúc độc nhất vô nhị từ “lò luyện” 7.000 độ C
Theo báo cáo trên chuyên trang Chemical and Engineering News, hợp kim mới phát hiện này sở hữu những đặc tính hóa học chưa từng được ghi nhận trong tự nhiên hay phòng thí nghiệm trước đây:
- Thành phần cấu tạo: Hợp kim rất giàu silicon, đồng thời chứa sự liên kết của 6 kim loại khác nhau bao gồm: sắt, crom, niken, mangan, molypden và nhôm.
- Cấu trúc tinh thể: Tinh thể được sắp xếp theo kiểu AlAu₄ (Nhôm – Vàng), một dạng cấu trúc chưa từng xuất hiện cùng sự kết hợp nguyên tố này.
Nguyên nhân tạo ra cấu trúc kỳ lạ này nằm ở điều kiện môi trường cực đoan khi quả bom nguyên tử có mật danh “Little Boy” phát nổ vào ngày 6/8/1945 tại Hiroshima. Vụ nổ đã san phẳng 70% tòa nhà trong bán kính 2 km, cướp đi sinh mạng của khoảng 78.000 người trong số 350.000 cư dân ngay lập tức và nhiều người khác sau đó do vết thương nặng hoặc bệnh liên quan tới phóng xạ.
Trong khoảnh khắc định mệnh đó, một quả cầu lửa khổng lồ với nhiệt độ vượt ngưỡng 7.000 độ C đã xuất hiện trong vài giây. Sức nóng này ngay lập tức làm bốc hơi toàn bộ các vật liệu đô thị xung quanh bao gồm vật liệu xây dựng, kim loại, thủy tinh, đất cát và các thành phần có trong khí quyển.
“Cầu lửa hạt nhân khiến nhiều vật liệu chịu nhiệt độ cực cao, bị trộn lẫn dữ dội và nguội lạnh cực nhanh, tất cả chỉ trong vài giây”, nhà nghiên cứu Luca Bindi giải thích với ScienceAlert.
Những bí ẩn vật liệu học chưa có lời giải
Đây không phải là lần đầu tiên các vụ nổ hạt nhân tạo ra chất mới. Trước đó, vụ thử hạt nhân Trinity tại sa mạc New Mexico ngày 16/7/1945 cũng tạo ra “trinitite” – một hợp chất giống thủy tinh hình thành từ cát, kim loại và cặn phóng xạ. Vào tháng 5 vừa qua, chính nhóm của Bindi cũng công bố phát hiện về hợp chất mới clathrate (cấu tạo từ canxi, đồng và silicon) từ vụ thử Trinity này.
Nhận định về phát hiện mới tại Hiroshima, Angelo Onate Soto – nhà khoa học vật liệu tại Đại học Concepcion – cho rằng những phát hiện tình cờ này có thể mở ra hướng nghiên cứu hoàn toàn mới cho ngành vật liệu học, giúp con người hiểu sâu sắc hơn về cách vật liệu hình thành và vận hành dưới áp lực cực hạn.
Điều người dùng công nghệ và khoa học cần theo dõi: Hiện tại, do tinh thể hợp kim này quá nhỏ (10 micromet) và cực kỳ hiếm, các nhà khoa học vẫn chưa thể xác định được toàn bộ tính chất vật lý cũng như khả năng ứng dụng thực tế của nó. Câu hỏi liệu con người có thể tái tạo chủ động hợp kim này trong môi trường phòng thí nghiệm an toàn hay không, và liệu nó có sở hữu những đặc tính vật lý đặc biệt nào khác hay không vẫn là những bí ẩn lớn cần các nghiên cứu tiếp theo giải đáp.
Nguồn tham khảo: Xem bài gốc
