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Des scientifiques américains ont découvert une nouvelle forme étrange de cristal, ayant été forgée lors du premier essai nucléaire au monde. Connu sous le nom de « quasi-cristal », ce curieux solide formé à partir de sable et de fils de cuivre possède une structure atomique extrêmement rare.

« Les quasi-cristaux se forment dans des conditions extrêmes, très rarement réunies sur Terre »

Par nature, les cristaux suivent scrupuleusement les règles : leurs atomes s’alignent dans des treillis très ordonnés, formant des motifs qui se répètent en trois dimensions. Les quasi-cristaux, cependant, n’ont eu que la moitié du mémo : leur structure atomique est toujours très ordonnée, mais elle ne se répète pas. Ces étranges structures ont été découvertes pour la première fois dans les années 1980 et ont depuis été créées en laboratoire, sous diverses formes.

Alors que l’on estimait auparavant leur formation via des phénomènes naturels impossible, les scientifiques ont néanmoins découvert en 2011 des quasi-cristaux dans des fragments de météorites. Ceux-ci se seraient constitués lors d’une violente collision entre deux astéroïdes, ce qui a amené les scientifiques à se demander quels autres processus énergétiques pourraient créer des quasi-cristaux. Et il se trouve que peu d’événements libèrent autant d’énergie que les essais de bombes atomiques.

Pour cette nouvelle étude, récemment publiée dans la revue PNAS, les chercheurs du laboratoire national de Los Alamos ont donc examiné des matériaux prélevés sur le site de Trinity, au Nouveau-Mexique, où avait eu lieu le tout premier essai d’arme nucléaire en 1945. Et il semblerait que l’Homme ait créé accidentellement des quasi-cristaux des décennies avant que nous ne les découvrions.

Un échantillon de trinitite rouge, renfermant le quasi-cristal nouvellement identifié

« Les quasi-cristaux se forment dans des conditions extrêmes, très rarement réunies sur Terre », souligne Terry Wallace, co-auteur de l’étude. « Ils nécessitent un événement traumatique avec un choc, une température et une pression extrêmes. Nous ne voyons généralement pas cela, sauf lors un événement aussi cataclysmique qu’une explosion nucléaire. »

Une composition et une structure atypiques

Le quasi-cristal nouvellement identifié a été trouvé dans un échantillon de trinitite rouge prélevé sur le site de Trinity, et est composé de silicium, de cuivre, de calcium et de fer. Le silicium provient du sable du désert, rapidement transformé en verre lors de l’explosion, tandis que la forte teneur en cuivre semble provenir des fils de transmission utilisés pour effectuer le test. D’après l’équipe, des matériaux issus de la tour d’essai elle-même pourraient également avoir fusionné pour former ce cristal étrange.

D’un point de vue plus technique, ce quasi-cristal présente une symétrie de rotation quintuple, ce qui signifie que lors d’un tour complet sur lui-même (360 degrés), il aura l’air identique sous cinq angles différents (un cube possède à titre de comparaison une symétrie de rotation quadruple). Pendant longtemps, la définition même d’un cristal les avait limités aux symétries de rotation double, triple, quadruple et sextuple.

Bien plus qu’une simple curiosité scientifique

Mais cette découverte est plus qu’une simple curiosité scientifique. Selon l’équipe, les quasi-cristaux pourraient être utilisés pour identifier les essais nucléaires non autorisés et retracer plus précisément les événements.

« Nous analysons généralement les débris et les gaz radioactifs pour comprendre comment les armes ont été construites ou quels matériaux elles contenaient, mais ces signatures se désintègrent », explique Wallace. « Un quasi-cristal formé sur le site d’une explosion nucléaire sera toujours présent et pourra potentiellement nous révéler de nouveaux éléments d’information. »

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