„Nemožný“ krystal vzniklý při prvním testu jaderné bomby na světě: ScienceAlert

„Nemožný“ krystal vzniklý při prvním testu jaderné bomby na světě: ScienceAlert

V 5:29 16. července 1945 v Novém Mexiku vznikl děsivý kousek historie.

Klid úsvitu byl narušen, když armáda Spojených států odpálila plutoniové implozní zařízení známé jako Gadget – první test jaderné bomby na světě, známý jako Trinity Test. Tento okamžik by navždy změnil válku.

Uvolnění energie, ekvivalentní 21 kilotunám TNT, odpařilo 30metrovou (98 stop) testovací věž a míle měděného drátu, který ji spojoval se záznamovým zařízením. Výsledná ohnivá koule spojila věž a měď s asfaltem a pouštním pískem pod ní a vytvořila zelené sklo – nový minerál zvaný trinitit.

O desetiletí později vědci objevili tajemství skryté v kousku trinititu, vzácné formě látky známé jako kvazikrystal, což se dříve považovalo za nemožné.

„Kvazikrystaly se tvoří v extrémních prostředích, která se na Zemi vyskytují jen zřídka.“ Geofyzik Terry Wallace z Los Alamos National Laboratory vysvětlil v roce 2021.

„Vyžaduje to traumatickou událost s extrémním šokem, extrémní teplotou a tlakem. To obvykle nevidíme, kromě něčeho tak dramatického, jako je jaderný výbuch.“

Většina krystalů, od skromné ​​kuchyňské soli po nejtvrdší diamanty, se řídí stejným pravidlem: jejich atomy jsou uspořádány do mřížkové struktury, která se opakuje v trojrozměrném prostoru. Kvazikrystaly toto pravidlo porušují: vzor, ​​ve kterém jsou jejich atomy uspořádány, se neopakuje.

Když se tento koncept poprvé objevil ve vědeckém světě v roce 1984, myslelo se, že tomu tak je nemožné: Krystaly byly buď uspořádané, nebo neuspořádané, a nic mezi tím nebylo. Pak byly skutečně nalezeny, jak vytvořené v laboratořích, tak ve volné přírodě – v hlubinách meteoritů, vzniklých termodynamickým šokem z událostí, jako je náraz hyperrychlosti.

Tým vědců pod vedením geologa Lucy Bendiho z Florentské univerzity v Itálii se rozhodl podívat se na trinitit blíže, protože věděl, že k výrobě kvazikrystalů jsou nutné extrémní podmínky.

READ  Vážka NASA navázaná na obří Měsíc Saturnu by mohla odhalit chemii, která vede k životu

Ale ne ty zelené věci. I když jsou neobvyklé, viděli jsme dost kvazikrystalů, abychom věděli, že mají tendenci obsahovat minerály, takže tým hledal mnohem vzácnější formu minerálu – červený trinitit, který je dán jeho barvou odpařenými měděnými dráty, které jsou v něm vloženy.

Pomocí technik, jako je rastrovací elektronová mikroskopie a rentgenová difrakce, analyzovali šest malých vzorků červeného trinititu. Nakonec se jim trefil jeden vzorek – drobná, 20ti stranná kulička křemíku, mědi, vápníku a železa, s pětinásobnou rotační symetrií, která je u konvenčních krystalů nemožná – „nezamýšlený důsledek“ válečného štvaní.

„Kvazikrystal je pozoruhodný svou složitostí, ale nikdo nám zatím nemůže říci, proč se tvoří tak, jak se tvoří.“ Wallace vysvětlil V roce 2021, kdy byl zveřejněn výzkum týmu.

„Jednoho dne to ale nějaký vědec nebo inženýr objeví a šupiny se nám zvednou z očí a budeme mít termodynamické vysvětlení jejich vzniku. A pak, doufám, můžeme tyto znalosti využít k lepšímu pochopení jaderných výbuchů a nakonec povede k úplnějšímu obrazu toho, co představuje jaderný test.“

Tento objev představuje nejstarší antropogenní kvazikrystaly a naznačuje, že mohou existovat jiné přirozené cesty pro tvorbu kvazikrystalů. Zdrojem kvazikrystalů ve volné přírodě mohou být například oblaky roztaveného písku vytvořené údery blesku a materiál z míst dopadu meteoritů.

Výzkum by nám také mohl pomoci lépe porozumět nelegálním jaderným testům s konečným cílem omezit šíření jaderných zbraní, uvedli vědci. Studium minerálů vytvořených na jiných jaderných testovacích místech by mohlo odhalit další kvazikrystaly, jejichž termodynamické vlastnosti by mohly být nástrojem jaderné forenzní analýzy.

„Pochopení jaderných zbraní jiných zemí vyžaduje, abychom jasně rozuměli jejich programům jaderných zkoušek.“ řekl Wallace.

„Normálně analyzujeme radioaktivní úlomky a plyny, abychom pochopili, jak byly zbraně vyrobeny nebo jaké materiály obsahují, ale tyto známky mizí. Kvazikrystal, který se tvoří v místě jaderného výbuchu, by nám mohl sdělit nové typy informací – a bude to tam navždy.“

READ  Oslnivý pohled na Mléčnou dráhu z Jižní Afriky – Ars Technica

Výzkum byl publikován v S lidmi.

Předchozí verze tohoto článku byla zveřejněna v květnu 2021.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *