Pasaulē pirmajā kodolbumbas izmēģinājumā tika izveidots 'neiespējams' kvazikristāls

Sarkanā trinitīta paraugs, kas satur kvazikristālu. (Bindi et al., PNAS, 2021)

1945. gada 16. jūlija rītā pulksten 5:29 Ņūmeksikas štatā tika izveidota šausmīga vēstures šķēle.

Ausmas klusums tika sadalīts, kad Amerikas Savienoto Valstu armija uzspridzināja plutonija sprādziena ierīci, kas pazīstama kā sīkrīks — pasaulē pirmais kodolbumbas izmēģinājums, kas pazīstams kā Trīsvienības izmēģinājums. Šis brīdis uz visiem laikiem izmainīs karadarbību.

Enerģijas izdalīšanās, kas līdzvērtīga 21 kilotonnai trotila, iztvaikoja 30 metrus garo testa torni (98 pēdas) un jūdzes garus vara vadus, kas savienoja to ar reģistrācijas kontrolierīci. Iegūtā ugunsbumba sakausēja torni un varu ar asfaltu un tuksneša smiltīm apakšā zaļā stiklā - jaunā minerālā, ko sauc par trinitītu.



Desmitiem vēlāk zinātnieki atklāja noslēpumu, kas paslēpts šī trīsnīta gabalā - retā matērijas formā, kas pazīstama kākvazikristāls, ko kādreiz uzskatīja par neiespējamu.

'Kvazikristāli veidojas ekstrēmās vidēs, kas reti sastopamas uz Zemes.' ģeofiziķis Terijs Volless no Losalamosas Nacionālās laboratorijas skaidroja pagājušajā gadā .

'Tiem ir nepieciešams traumatisks notikums ar ārkārtēju šoku, temperatūru un spiedienu. Mēs parasti to neredzam, izņemot kaut ko tik dramatisku kā kodolsprādziens.

Lielākā daļa kristālu, sākot no necilā galda sāls līdz izturīgākajiem dimantiem, ievēro vienu un to pašu noteikumu: to atomi ir sakārtoti režģa struktūrā, kas atkārtojas trīsdimensiju telpā. Kvazikristāli pārkāpj šo noteikumu – modelis, kādā to atomi ir sakārtoti, neatkārtojas.

Kad šis jēdziens pirmo reizi parādījās zinātniskajā pasaulē 1984. gadā, tika uzskatīts, ka tas tā ir neiespējami : kristāli bija sakārtoti vai nesakārtoti, bez starpposma. Tad viņi tiešām tika atrasti, abiizveidots laboratorijas apstākļosun savvaļā -dziļi meteorītu iekšienē, ko veido termodinamiskais šoks no tādiem notikumiem kā hiperātruma ietekme.

Zinot, ka kvazikristālu ražošanai ir nepieciešami ekstrēmi apstākļi, zinātnieku komanda, kuru vadīja ģeologs Luka Bindi no Florences universitātes Itālijā, nolēma tuvāk izpētīt trinitītu.

Bet ne zaļās lietas. Lai gan tie ir retāk sastopami, mēs esam redzējuši pietiekami daudz kvazikristālu, lai zinātu, ka tajos ir tendence iekļaut metālus, tāpēc komanda meklēja daudz retāku minerāla formu – sarkano trinitītu, kura nokrāsu piešķir tajā iekļautās iztvaicētās vara stieples.

Izmantojot tādas metodes kā skenējošā elektronu mikroskopija un rentgenstaru difrakcija, viņi analizēja sešus mazus sarkanā trinitīta paraugus. Visbeidzot, tie trāpīja vienā no paraugiem — niecīgs, 20 šķautņu silīcija, vara, kalcija un dzelzs graudiņš ar pieckārtīgu rotācijas simetriju, kas parastajos kristālos nav iespējama — tas ir kara kurināšanas “neparedzētas sekas”.

'Šis kvazikristāls ir lielisks savā sarežģītībā, taču neviens vēl nevar mums pateikt, kāpēc tas tika izveidots šādā veidā.' Voless paskaidroja 2021. gadā, kad tika publicēts komandas pētījums.

'Bet kādu dienu zinātnieks vai inženieris to izdomās, un svari tiks pacelti no mūsu acīm, un mums būs termodinamisks izskaidrojums tā radīšanai. Tad es ceru, ka mēs varēsim izmantot šīs zināšanas, lai labāk izprastu kodolsprādzienus un galu galā radītu pilnīgāku priekšstatu par kodolizmēģinājuma būtību.

Šis atklājums ir vecākais zināmais antropogēnais kvazikristāls, un tas liecina, ka kvazikristālu veidošanās var būt arī citi dabiski ceļi. Piemēram,zibens spēriena kalti izkausētu smilšu fulgurīti, gan materiāls no meteoru trieciena vietām, varētu būt kvazikristālu avots savvaļā.

Pētījumi varētu arī palīdzēt mums labāk izprast nelikumīgus kodolizmēģinājumus, lai ar iespējamo mērķi ierobežot kodolieroču izplatību, sacīja pētnieki. Pētot minerālus, kas kalti citās kodolizmēģinājumu vietās, varētu atklāt vairāk kvazikristālu, kuru termodinamiskās īpašības varētu būt kodolkriminālistikas instruments.

'Lai izprastu citu valstu kodolieročus, mums ir jābūt skaidrai izpratnei par to kodolizmēģinājumu programmām.' Voless teica .

'Mēs parasti analizējam radioaktīvos atkritumus un gāzes, lai saprastu, kā ieroči tika izgatavoti vai kādus materiālus tie saturēja, taču šie paraksti samazinās. Kvazikristāls, kas veidojas kodolsprādziena vietā, potenciāli var sniegt mums jauna veida informāciju — un tie pastāvēs mūžīgi.

Pētījums ir publicēts PNAS .

Populārākas Kategorijas: Cilvēkiem , Dabu , Tech , Veselība , Viedoklis , Telpa , Fizika , Neklasificēts , Daba , Sabiedrību ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.