Квазикристалл образовался при испытании первой атомной бомбы

После первого испытания атомной бомбы в июле 1945 года различный мусор провзаимодействовал вместе, оставив землю испытательного полигона в Нью-Мексико, покрытую стекловидным веществом, которое теперь называется тринититом. Высокие температуры и давление помогли создать необычную структуру в одном куске тринитита – в виде частицы вещества всего 10 микрометров в поперечнике – немного длиннее эритроцита.

Эта частица содержит редкую форму материи, называемую квазикристаллом, которая родилась в момент начала ядерной эры, сообщают учёные 17 мая в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Нормальные кристаллы состоят из атомов, заключенных в решётку, повторяющуюся в регулярном порядке. Квазикристаллы имеют структуру, упорядоченную, как у нормального кристалла, но не повторяющуюся. Это означает, что квазикристаллы могут обладать свойствами, возбранёнными для обычных кристаллов. Впервые обнаруженные в лаборатории в 1980-х годах, квазикристаллы также появляются в природе в метеоритах (SN: 12/8/16).

Недавно обнаруженный квазикристалл на полигоне в Нью-Мексико – самый старый из известных, созданных людьми.

Тринитит получил своё название от ядерного испытания под названием Тринити, в ходе которого материал был создан в изобилии (SN: 4/8/21). "Он всё ещё продаётся в большой количестве на eBay," – говорит геофизик Терри Уоллес, соавтор исследования и заслуженный директор Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико.

Но, отмечает он, тринитит, изученный командой, был более редкой разновидностью, называемой красным тринититом. Большинство тринититов имеют зеленоватый оттенок, но красный тринитит содержит медь, остатки проводов, протянувшихся от земли до бомбы. Квазикристаллы обычно встречаются в материалах, которые подверглись сильному удару и обычно содержат металлы. Красный тринитит соответствует обоим критериям.

Но сначала команде нужно было кое-что найти.

"Я месяцами собирал данные о красном тринитите," – говорит физик-теоретик Пол Стейнхардт из Принстонского университета. Но Стейнхардта, известного своими походами в Сибирь в поисках квазикристаллов, отсутствие результата не останавливало. (SN: 19.02.19).

В конце концов, минералог Лука Бинди из Университета Флоренции получил небольшой кусочек квазикристалла от эксперта по тринититу, который начал сотрудничать с командой. Затем началась кропотливая работа: Бинди "просматривал каждую маленькую микроскопическую частичку" образца тринитита, говорит Стейнхардт. Наконец, Бинди извлек крошечное зерно. Рассеивая через него рентгеновские лучи, исследователи обнаружили, что этот материал обладает симметрией, присущей только квазикристаллам.

Новый квазикристалл, состоящий из кремния, меди, кальция и железа, является "совершенно новым для науки," – говорит минералог Чи Ма из Калифорнийского технологического института, который не принимал участия в исследовании. "Это довольно крутое и захватывающее открытие," – говорит он.

В ходе будущих поисков квазикристаллов можно будет изучить другие материалы, подвергшиеся сильному удару, такие как ударные кратеры или фульгуриты, сплавленные структуры, образующиеся при ударе молнии в почву (SN: 3/16/21).

Исследование показывает, что артефакты зарождения атомной эры по-прежнему представляют научный интерес, говорит материаловед Мириам Хиберт из Университета Мэриленда в Колледж-Парке, которая проанализировала материалы из других поворотных моментов в ядерной истории (SN: 5/1/19). "Исторические предметы и материалы – это не просто диковинка в шкафах коллекционеров, но и настоящая научная ценность," – говорит она.

источник https://www.sciencenews.org/article/new-quasi-crystal-formed-first-atomic-bomb-test

редактура и адаптация Дмитрий Бобров