منظر جوي لـ Ground Zero بعد 28 ساعة من اختبار Trinity في 16 يوليو 1945. أدى الانفجار النووي إلى ظهور شبه بلورة تم اكتشافها حديثًا والتي تشكلت كالرمال المحيطة وبرج الاختبار وخطوط النقل النحاسية.
اكتشاف مواد جديدة يمكن أن يساهم في يوم من الأيام في منع الانتشار النووي.
يمكن لشبه بلورة مكتشفة حديثًا تم إنشاؤها بواسطة أول انفجار نووي في موقع Trinity ، NM في 16 يوليو 1945 ، أن تساعد العلماء يومًا ما في فهم التفجيرات النووية غير المشروعة بشكل أفضل والحد من الانتشار النووي.
صورة لعينة من الترينيتيت الأحمر تحتوي على شبه بلوري. الائتمان: لوكا بيندي وبول جيه ستينهاردت.
قال تيري سي والاس ، المدير الفخري لمختبر لوس ألاموس الوطني والمؤلف المشارك لمقال حول الاكتشاف ، والذي نُشر أمس في PNAS. عادة ما نحلل الحطام والغازات المشعة لفهم كيفية صنع الأسلحة أو المواد التي تحتوي عليها ، لكن هذه التواقيع تتفكك. إن شبه بلورة تشكلت في موقع انفجار نووي لديها القدرة على الكشف عن أنواع جديدة من المعلومات لنا – وستظل موجودة إلى الأبد.
https://www.youtube.com/watch؟v=EkGtzeVifgI
تشكلت المادة المكتشفة حديثًا عن طريق الخطأ أثناء انفجار أول اختبار للقنبلة الذرية ، مما أدى إلى ذوبان الرمال المحيطة وبرج الاختبار وخطوط نقل النحاس في مادة زجاجية تسمى ترينيتيت. شبه البلورات هي مواد غريبة تخالف قواعد المواد البلورية الكلاسيكية. تشكل المواد مثل السكر أو الملح أو الكوارتز بلورات مع ما يسمى بالترتيب الدوري: يتم ترتيب الذرات في نمط يتكرر في ثلاثة أبعاد. تم اكتشاف شبه البلورات لأول مرة في الثمانينيات ، ولها بنية ذرية من اللبنات الأساسية ، لكن النمط ليس دوريًا. شبه الكريستال ، الذي تم إنشاؤه عن طريق انفجار الثالوث في عينة من الترينيتيت الأحمر ، لديه 5 أضعاف التناظر الدوراني ، وهو أمر غير ممكن في البلورة الطبيعية. مجموعة التناظر لشبه البلورة هي نفس مجموعة التماثل في المادة الصلبة ذات 20 جانبًا والمعروفة باسم عشري الوجوه ، وتُعطى الكيمياء بواسطة الصيغة Si61مع30هذه7الحديد2. هذا شبه البلور الجديد هو الآن أقدم شبه بلوري من صنع الإنسان ، مع طابع زمني لا لبس فيه (من خلال تكوينه ومكان الاكتشاف والنشاط الإشعاعي) ، مما يشير إلى وقت نشأته.
خرائط الأشعة السينية المجمعة للسطح المصقول للعينة المدروسة والتي تشير إلى الاختلاف في التركيب الكيميائي Ca-Si-Al. الائتمان: لوكا بيندي وبول جيه ستينهاردت.
قال والاس ، وهو عالم جيوفيزيائي ، “تتشكل شبه البلورات في البيئات القاسية التي نادرًا ما توجد على الأرض”. “إنها تتطلب حدثًا مؤلمًا مصحوبًا بصدمة شديدة ودرجة حرارة وضغط. لا نرى هذا عادة إلا في شيء دراماتيكي مثل الانفجار النووي. إن ظروف الديناميكا الحرارية / الصدمة التي تشكلت فيها هذه شبه البلورة يمكن مقارنتها تقريبًا بتلك التي شكلت شبه البلورات الطبيعية المكتشفة في نيزك خاتيركا ، والتي يعود تاريخها إلى مئات الملايين من السنين على الأقل. النظام الشمسي.
صورة مجهر إلكتروني مسح ضوئي مبعثر لقطرة معدنية مدروسة تحتوي على شبه بلورة ، مع تمييز الخصائص Cu و Cu2S و Si61Cu30Ca7Fe2. الائتمان: لوكا بيندي وبول جيه ستينهاردت
“هذا شبه الكريستال رائع في تعقيده – لكن لا أحد يستطيع أن يخبرنا حتى الآن عن سبب تشكله بهذه الطريقة. ولكن في يوم من الأيام سيكتشف عالم أو مهندس ذلك وستُرفع المقاييس عن أعيننا وسيكون لدينا تفسير ديناميكي حراري لإنشائها. ثم آمل أن نتمكن من استخدام هذه المعرفة لفهم التفجيرات النووية بشكل أفضل والتوصل إلى صورة أكثر اكتمالا لماهية التجربة النووية ، “قال والاس.
المرجع: “التوليف العرضي لشبه بلورية غير معروفة في اختبار القنبلة الذرية الأولى” بقلم لوكا بيندي وويليام كولب وج.نلسون إيبي وبول دي أسيمو وتيري سي والاس وبول جيه ستينهاردت ، 17 مايو 2021 ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
DOI: 10.1073 / pnas.2101350118
تمت كتابة الوثيقة بالتعاون مع جامعة فلورنسا بإيطاليا وجامعة ماساتشوستس ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا و جامعة برينستون.
