Plus de 80 ans après l’essai nucléaire de Trinity, considéré comme la première fois que l’humanité a été témoin de la puissance d’une bombe atomique, les scientifiques continuent de faire de nouvelles découvertes scientifiques dans ses vestiges. Récemment, la dernière analyse des matériaux laissés par cette explosion nucléaire historique a montré qu'une structure cristalline appelée clathrate a été confirmée pour la première fois dans les produits de l'explosion nucléaire.
Le 16 juillet 1945, les États-Unis ont procédé à un essai d'explosion d'une bombe au plutonium nommée « Trinity » dans le désert du Nouveau-Mexique dans le cadre du projet Manhattan. La bombe atomique a libéré une énergie équivalente à environ 21 000 tonnes de TNT, vaporisant les structures de support rocheuses et métalliques au centre de l'explosion et enveloppant une grande quantité de sable environnant, le mélangeant dans une violente « tempête atomique ». Dans des conditions extrêmes de températures élevées et de dizaines de milliers de pressions atmosphériques, le sable fondu, l'argile, les métaux contenus dans la structure en acier de 30 mètres de haut de la tour d'essai et un grand nombre de câbles en cuivre ont fusionné en un instant et se sont refroidis rapidement, pour finalement former une substance semblable à du verre appelée « trinitite ».
Semblable à la Kryptonite dans les bandes dessinées, il existe différentes « versions » de Trinity Glass : la plus courante est le verre vert, tandis qu'un verre rouge avec une teneur plus élevée en cuivre est unique en raison de l'incorporation de plus de métal provenant des câbles et des supports en cuivre. Autrefois collecté comme souvenir par les visiteurs des sites d'essais nucléaires, le verre constitue désormais un échantillon précieux pour étudier des réactions chimiques uniques dans des conditions extrêmes.
Dès 2021, une équipe dirigée par Luca Bindi, géologue à l’Université de Florence en Italie, a découvert une nouvelle structure quasicristalline icosaédrique dans un échantillon de verre rouge Trinity, qui a attiré l’attention. Dans les dernières recherches, l'équipe de Bindi a utilisé les technologies de diffraction des rayons X et de sonde électronique pour effectuer une analyse approfondie de minuscules gouttelettes de verre Trinity rouge riche en cuivre. En conséquence, un tout nouveau matériau cristallin a été identifié dans la zone proche de l'endroit où des quasi-cristaux avaient été découverts précédemment.
L'équipe de recherche a écrit dans le dernier rapport : « Nous rapportons la formation d'un cristal de clathrate de type I [calcium-cuivre-silicium] jusqu'alors inconnu lors de l'essai nucléaire de Trinity. C'est la première fois que l'existence d'une structure de clathrate est confirmée cristallographiquement dans le produit solide d'une explosion nucléaire. Les clathrates sont largement présents dans la nature et se caractérisent par une structure en forme de cage dans le réseau cristallin qui peut « piéger » d'autres atomes ou molécules. Bien que son agencement structurel soit différent de celui des quasi-cristaux irréguliers, les compositions élémentaires des deux verres trinitaires sont similaires, ce qui a également incité les chercheurs à se demander s'il existe une relation structurelle plus profonde entre les deux.
L'équipe de recherche a souligné que, puisque les clathrates et les quasi-cristaux sont composés d'éléments que l'on trouve couramment dans le sable du désert et dans les tours d'essais métalliques, on peut conclure que les deux se sont formés lors d'explosions nucléaires. Cependant, des modèles informatiques basés sur la composition de l'échantillon montrent que dans des conditions normales, cette structure clathrate ne peut exister de manière stable que lorsque la teneur en cuivre est d'environ 10 %, alors que la teneur réelle en cuivre du verre Trinity atteint 21 %. Cela signifie que ce cristal « en forme de cage » doit être généré instantanément en un temps très court lorsque la température et la pression augmentent fortement puis retombent rapidement, comme s'ils étaient « figés » dans la fenêtre instantanée du « clin d'œil » d'une explosion nucléaire.
L'étude a également souligné que cette découverte exclut la possibilité d'utiliser un simple « cadre clathrate » pour expliquer la structure quasi-cristalline trinitaire, soulignant que les phases riches en silicium générées dans des conditions extrêmes ont des caractéristiques structurelles indépendantes et distinctes. Les scientifiques affirment que de tels environnements extrêmes sont extrêmement rares et espèrent que les humains ne pourront plus les recréer dans la réalité grâce à des explosions nucléaires. Par conséquent, les roches de verre laissées par le test Trinity sont devenues un enregistrement expérimental naturel unique de cette « création au moment de la destruction ». Des résultats de recherche pertinents ont été publiés dans les Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS), offrant ainsi une nouvelle perspective permettant de comprendre l'évolution de la morphologie des matériaux et de la structure cristalline dans des conditions extrêmes.