A Hiroshima è stata scoperta una nuova lega metallica: si è formata nell’esplosione atomica

Il 6 agosto 1945 gli Stati Uniti sganciarono su Hiroshima il primo ordigno atomico della storia impiegato in un conflitto. Tra le conseguenze tragiche di quel giorno, che tutti conosciamo, ce n'è una che abbiamo scoperto solo pochi mesi fa: l'esplosione diede vita, per un istante, a un materiale che sulla Terra non era mai esistito. Una fase intermetallica a sette componenti, rimasta nascosta nella sabbia per quasi ottant'anni. A scovarla è stato un team guidato dal geologo italiano Luca Bindi (Università di Firenze), in uno studio pubblicato su Science Advances. Ma per quale motivo questa scoperta è così rilevante?

Come si è formata la lega metallica a temperature superiori ai 7000°C

Al momento della detonazione, la palla di fuoco a contatto con il suolo raggiunse temperature di picco superiori ai 7000 °C: più della fotosfera del Sole, che è intorno ai 5500 °C. Tutto ciò che si trovava a terra – come cemento, vetro e acciaio delle strutture – fu vaporizzato o fuso all'istante, trasformandosi in un denso vapore metallico misto a materiale fuso, sollevato nella nube del fungo atomico. Poi, in una manciata di secondi, quel vapore si raffreddò a una velocità pazzesca, ricadendo a terra sotto forma di minuscole sferule vetrose.

Ogni sferula, in un certo senso, è stata un micro-laboratorio involontario. Condizioni che nessun impianto industriale al mondo potrebbe replicare – un riscaldamento estremo seguito da una tempra fulminea – hanno "congelato" gli atomi in configurazioni che in natura non si formano. All'interno di una di queste sferule, i ricercatori hanno trovato un minuscolo granello cristallino ricco di silicio e contenente sei metalli: ferro (circa 62,7%), cromo (14,7%), nichel (8,9%), molibdeno (3,7%), manganese (2,1%) e alluminio in tracce.

I numeri, però, da soli non dicono molto. La vera stranezza è nel modo in cui questi atomi si sono disposti. Normalmente, quando un mix di metalli così complesso si raffredda gli atomi hanno il tempo di "mettersi d'accordo" e si separano in strutture più semplici e ordinate. Qui invece è successo il contrario: il raffreddamento è stato così rapido che gli atomi non hanno avuto il tempo di separarsi. Sono rimasti "congelati" tutti insieme, in un incastro geometrico regolare mai visto prima. Concettualmente, è un po' come se centinaia di persone in corsa fossero state fermate di scatto e fossero rimaste bloccate esattamente nella posizione in cui si trovavano, formando per caso una figura perfettamente ordinata.

Cos’è l’hiroshimaite

Tutto comincia nel 2019, quando il geologo Mario Wannier setaccia le spiagge della baia di Hiroshima e trova delle sferule vetrose che oggi chiamiamo hiroshimaite. Il team di Bindi analizza 34 di queste sferule, larghe da poche centinaia di micrometri a qualche millimetro: praticamente granelli di sabbia. Al microscopio elettronico, in una di esse saltano fuori diversi frammenti metallici intrappolati. Uno in particolare cattura l'attenzione: appena 10 micrometri di lunghezza – un decimo dello spessore di un capello – con una firma chimica anomala e ricchissima di silicio. Con aghi sottilissimi sotto un microscopio a luce riflessa, i ricercatori estraggono quel granello microscopico e lo bombardano con raggi X per ricostruirne la struttura atomica tridimensionale. Il risultato conferma: è una fase mai documentata prima, né in natura né in laboratorio.

Questa scoperta non è solo un aneddoto per cristallografi. Questi granelli sono, di fatto, un archivio fisico congelato: hanno registrato le condizioni termodinamiche estreme vissute nella palla di fuoco per una frazione di secondo, nel 1945, e le hanno conservate per ottant'anni. Ci dicono anche qualcosa di concreto: leghe così complesse possono esistere ed essere stabili, anche se servono condizioni quasi impossibili da replicare in laboratorio oggi. Saperlo apre comunque piste nuove alla metallurgia – capire come nascono strutture con questa combinazione di durezza, resistenza alla corrosione e stabilità termica – e offre uno strumento in più per la forense nucleare, la disciplina che analizza i residui di un'esplosione per ricostruirne i materiali d'origine e la dinamica.

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