16 липня 1945 року на полігоні в Нью-Мексико Сполучені Штати провели перше у світі випробування ядерної бомби – тест Trinity. Вибух, еквівалентний 21 кілотоні тротилу, перетворив мідь, пісок і сталеву конструкцію у склоподібну речовину — тринітит. Через десятиліття в зразку цієї речовини виявили надзвичайно рідкісну форму матерії — квазикристал. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження.
Trinity: як з’явився тринітит у пустелі Нью-Мексико
О 5:29 ранку 16 липня 1945 року, в рамках секретного Манхеттенського проєкту, армія США підірвала плутонієвий пристрій із назвою Gadget на полігоні в пустелі Хорнанда в штаті Нью-Мексико. Це було перше у світі випробування ядерної зброї — тест Trinity. Його потужність сягнула 21 кілотони у тротиловому еквіваленті.
Від вибуху повністю випарувалися 30-метрова металева вежа та сотні метрів мідного дроту, якими пристрій був з’єднаний з вимірювальним обладнанням. Екстремальне тепло й тиск розплавили пустельний пісок, метал і асфальт, перетворивши їх на склоподібну речовину — тринітит. Це аморфний зелений матеріал, що нагадує застигле скло, отримав свою назву від коду назви випробування.
Що таке квазикристали і чому їх відкриття стало сенсацією
Кристали, з якими ми стикаємось щодня — сіль, цукор, алмази — мають впорядковану структуру, яка повторюється у просторі. У них атоми формують регулярну сітку. Квазикристали — це інша річ: вони мають порядок, але не мають періодичності. Їх структура подібна до мозаїки, яка не повторюється, хоч і виглядає впорядковано.
Коли ізраїльський хімік Дан Шехтман відкрив квазикристал у 1984 році, наукова спільнота поставилася до цього скептично. Проте відкриття було підтверджено — спершу у лабораторії, а згодом і у природі. Квазикристали виявляли всередині метеоритів, де вони формувалися під впливом екстремальних температур і тиску.
«Квазикристали утворюються в умовах, яких зазвичай не буває на Землі», — пояснив геофізик Террі Воллес із Лос-Аламоської національної лабораторії у 2021 році. — «Такі умови створюють лише драматичні події на кшталт ядерного вибуху».
Від зеленого до червоного: пошуки незвичайного квазикристалу
Знаючи, що квазикристали часто містять метали, команда дослідників під керівництвом геолога Луки Бінді з Флорентійського університету вирішила проаналізувати рідкісний різновид тринітиту — червоний тринітит. Його забарвлення зумовлене наявністю міді, яка випарувалась під час вибуху й увійшла до складу матеріалу.
Дослідники застосували сучасні методи, зокрема скануючу електронну мікроскопію та рентгенівську дифракцію, щоб дослідити шість зразків червоного тринітиту. І знайшли те, що шукали: крихітне зерно із 20 гранями, складене з кремнію, міді, кальцію та заліза, із п’ятикратною симетрією — ознакою квазикристала, неможливою у звичайних кристалах.
«Цей квазикристал надзвичайно складний за структурою, — зазначив Воллес. — Ми ще не знаємо, чому саме він утворився так, але згодом наука дасть відповідь».
Чому квазикристали важливі для ядерної криміналістики
Знайдений у тринітиті квазикристал є найстарішим відомим антропогенним квазикристалом — тобто таким, що утворився внаслідок людської діяльності. Його структура залишиться незмінною впродовж тисячоліть, на відміну від радіоактивних ізотопів, які з часом розпадаються.
Це відкриття може мати значення для ядерної криміналістики — галузі, що вивчає сліди ядерних вибухів. Якщо виявляти квазикристали у зонах інших ядерних випробувань, це може допомогти встановити характеристики вибуху навіть через десятки років.
«Ми зазвичай аналізуємо радіоактивний пил і гази, щоб дізнатися, як була побудована зброя, — пояснює Воллес. — Але ці сигнатури розпадаються. А квазикристал, що утворився на місці вибуху, може зберігати інформацію вічно».
Раніше ми писали про Дикий Захід у космосі: як компанії змагаються без правил
