W jesieni 1945 roku Lincoln LaPaz przyklęknął na spalonej ziemi w pustyni Jornada del Muerto w Nowym Meksyku. LaPaz, astronom, szukał meteorytów. Zauważył coś w pyłach: dziwną, błyszczącą skorupę krwisto-czerwonego szkła. To nie był meteoryt, ale był na tyle imponujący, że postanowił go zachować.
To nie do końca zdjęcie meteorytu, ale również miałeś inną politykę zmiennej w portfelu z mieczem będę. „Wieża złota”, zmieszanie stalowy,kładzie sórkę, jeździkul.
Biż w latach dziesiątych dopiero ktoś zdał sobie sprawę, jak wyjątkowe było to, co LaPaz przypadkowo znalazł. Po jednej z tych odłamków wbudowany był szczególnie nietypowy materiał – kwazikryształ.
Kwazikryształy od długiego czasu uważane były za całkowicie teoretyczne z powodu ich rzekomo niemożliwej geometrii atomowej. Dopiero w 1982 roku udowodniono, że w ogóle istnieją, chociaż były widziane tylko w ściśle kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Ale uznane teraz odkrycie LaPaza to jedno z rosnącej liczby dowodzących, że te materiały mogą powstawać poza laboratorium i że są znacznie bardziej powszechne niż podejrzewano. Mogą nawet okazać się nowym oknem na burzliwą historię Ziemi i całości układu słonecznego.
##Zasady symetrii krystalicznej
Kiedyś sądziliśmy, że kwazikryształy są niemożliwe. Wszystkie znane kryształy – od soli kuchennej po diament – składają się z motywów, układów atomów, które kafelkują w idealnie powtarzalnym wzorze w trójwymiarowej przestrzeni. Do XIX wieku matematycy uważali, że poznali wszystkie możliwe geometrie powtarzających się wzorów. Ostateczna suma: 230 struktur krystalicznych, każda tworzona przez przesunięcie, obrót lub odbicie pojedynczego szablonu atomowego.
Znacznie brakowało w tej liście kryształów o „zakazanej symetrii”, jak pięciokrotna symetria obrotowa pięciokątów i rozgwiazd. Było założone, że pięciokrotne symetrie, obok siedmiokrotnych, ośmiokrotnych i wyższych symetrii obrotowych, są niemożliwe.
„Chociaż były to [uporządkowane] materiały odkryte przez ludzi – czy to w laboratorium, w przyrodzie czy w kosmosie – wszystkie były ograniczone do tej zawężonej listy, aż do lat 80.”, mówi Steinhardt. On i jego ówczesny student Dov Levine byli pierwsi, którzy w 1983 roku teoretyzowali o istnieniu kwazikryształów, ciał stałych, których wzory atomowe nigdy nie powtarzają się dokładnie. „Są to pewnego rodzaju dysharmonie w przestrzeni,” mówi Steinhardt. Daje to matematyczną przestrzeń dla zabronionej geometrii, jak pięciokrotna symetria.
Zaledwie rok później naukowiec materiałów Daniel Schechtman z Technion Israel Institute of Technology w Hajfie opublikował studium opisujące dziwny, w laboratorium wyhodowany stop o pięciokrotnej symetrii, usprawiedliwiając Steinhardta i Levina.
Nagle kwazikryształy nie były już jedynie matematycznymi dywagacjami. Były to rzeczywiste materiały. Ale wielu naukowców twierdziło, że nie mogą one długo przetrwać bez powtarzających się rusztowań atomowych, które nadają prawdziwym kryształom ich stabilność. Nawet po tym, jak Schechtman ostatecznie zdobył Nagrodę Nobla w chemii w 2011 roku, wielu wciąż założyło, że kwazikryształy to abberacje – niestabilne, nienaturalne materiały ograniczone do laboratorium.
Steinhardt nie był przekonany. Wspólnie z Lucą Bindi z Uniwersytetu Florencji we Włoszech, geologiem mającym talent do identyfikacji nowych minerałów, zaczęli szukać kwazikryształów na wolności.
Bindi przeczesywał skały trzymane w muzeum uniwersyteckim, szukając wszystkiego zbudowanego z glinu i miedzi – składu kwazikryształów hodowanych w laboratorium przez Schechtmana. Natrafił na meteoryt oznaczony po prostu jako khatyrkit. Był to strzał w dziesiątkę: ziarna bogate w glin w plamistym, szarym kosmicznym kamieniu zawierały pierwszy zidentyfikowany naturalny kwazikryształ.
Odkrycie skierowało badaczy na ich pierwsze poszukiwania kwazikryształu. Aby udowodnić, że próbka rzeczywiście pochodziła z meteorytu, wyruszyli do Khatyrki, odległego regionu na północnym wschodzie Rosji. Naukowcy podróżowali cztery dni przez tundrę na skuterach śnieżnych, a następnie przesiewali około 1,4 tony gliny w poszukiwaniu kamieni, które mogłyby być meteorytem. Warto było: w mniej niż 0,1 grama odzyskanego meteorytu zidentyfikowali kolejne dwie małe ziarna zawierające kwazikryształy.
Poszukiwanie nigdy nie przerwało. Od Khatyrki Steinhardt, Bindi i ich koledzy odzyskali jeszcze więcej kwazikryształów z trudnego i skomplikowanego świata poza laboratorium – ostatni w 2023 roku.
