Po celá desetiletí byly kvazikrystaly odmítány jako matematické zvláštnosti – struktury tak podivné, že v přírodě zdánlivě nemohly existovat. Dnes jsou tyto „nemožné“ materiály objevovány na neočekávaných místech, od testovacích míst atomových bomb po meteority, což zpochybňuje naše chápání toho, jak se hmota tvoří a vyvíjí. Příběh jejich objevu je nejen vědeckým průlomem, ale také připomínkou toho, že vesmír se často odmítá podřídit úhledné kategorizaci.
Dlouhé odmítání nemožného
Krystaly, stavební kameny našeho hmotného světa, se vždy řídily přísnými pravidly symetrie. Po staletí vědci věřili, že existuje pouze 230 různých krystalových struktur, z nichž každá je založena na opakujících se atomových vzorech. Tato struktura vylučovala struktury se “zakázanými” symetriemi, jako jsou pětinásobné nebo sedminásobné rotace, protože se nemohly spojovat bez mezer nebo překrývání.
Myšlenka, že by takové struktury mohly existovat, byla poprvé navržena v roce 1983 fyzikem Paulem Steinhardtem a jeho studentem Dovem Levinem. Jejich teorie naznačovala, že kvazikrystaly mohou tvořit pevná tělesa s neopakujícími se atomovými vzorci, což vytváří jakousi „disonanci ve vesmíru“. To se zpočátku setkalo se skepsí, ale v roce 1984 jim materiálový vědec Daniel Shechtman dal za pravdu tím, že v laboratoři syntetizoval slitinu s pětinásobnou symetrií. V roce 2011 mu byla udělena Nobelova cena, ačkoli mnozí stále považovali kvazikrystaly za nestabilní anomálie omezené na kontrolované podmínky.
Beyond the Lab: Quasicrystals in the Wild
Steinhardt nebyl spokojen. Věřil, že pokud se kvazikrystaly mohou tvořit v laboratoři, musí existovat v přírodě. Ve spolupráci s geologem Lucou Bindim začali tyto materiály hledat v reálném světě. Jeden z jejich prvních objevů byl učiněn na meteoritu zvaném Khatyrkit, nalezeném v odlehlé oblasti Sibiře. Tento meteorit obsahoval první přírodní kvazikrystal na světě, což dokazuje, že takové struktury se mohou tvořit mimo laboratoř.
Tým pokračoval v posouvání hranic studiem extrémních prostředí, ve kterých mohou kvazikrystaly přežít. Důležitým poznatkem bylo, že události s vysokou energií, jako jsou dopady asteroidů nebo výbuchy, mohou vytvořit nezbytné podmínky pro jejich vznik. To je vedlo k nečekanému zdroji: pozůstatkům prvního testu atomové bomby, známé jako „Trinity“. Vzorky odebrané na místě Trinity obsahovaly nejen sklo, ale také první umělý kvazikrystal, který vznikl intenzivním teplem a rázovými vlnami výbuchu.
Neočekávaná stabilita kvazikrystalů
Po mnoho let se předpokládalo, že kvazikrystaly jsou ze své podstaty nestabilní a nakonec se zhroutí do normálních krystalických struktur. Nedávný výzkum však tuto myšlenku zpochybňuje. Pomocí nových technik modelování vědci ukázali, že některé kvazikrystaly mohou být skutečně stabilní a schopné přežít miliardy let. Tato stabilita v kombinaci s jejich jedinečnou atomovou strukturou z nich činí cenný důkaz násilných událostí, které je vytvořily.
Nové okno do historie vesmíru
Objev kvazikrystalů má důsledky daleko za hranice materiálové vědy. Mohou sloužit jako markery kosmických dopadů během formování planet a poskytují vodítka o rané historii sluneční soustavy. Vědci nyní studují vzorky z meteoritů a dokonce i z misí Apollo v naději, že najdou důkazy o kvazikrystalech, které by mohly odhalit více o podmínkách na starověkých nebeských tělesech.
Pátrání pokračuje, vědci prosévají mikrometeority, vulkanické sklo a dokonce i vzorky z Antarktidy, kde se vesmírný prach hromadí v ledu. Konečným cílem je nejen najít více kvazikrystalů, ale také pochopit, jak se tvoří, co nám mohou říci o vesmíru a proč se tyto „nemožné“ struktury ukazují jako překvapivě běžné.
Pokračující objevy ukazují, že kvazikrystaly nejsou jen vědeckou kuriozitou, ale základní součástí přírodního světa, který čeká na objevení na nečekaných místech.
