16 июля 1945 года, в 5:29 утра, мир изменился. Первый в истории человечества ядерный взрыв, испытание «Тринити» армии США, разорвал рассвет в Нью-Мексико. Энергия, эквивалентная 21 килотонне тротила, испарила 30-метровую башню и медную инфраструктуру.
Спустя более чем 80 лет ученые все еще находят изменения, которые этот взрыв принес. Исследования красного тринитита, редкой формы материала, сплавленного взрывом, показали новые, неожиданные фазы.
Команда геологов под руководством Луки Бинди из Университета Флоренции (Италия) обнаружила в красном тринитите кристалл, который при нормальных условиях не мог бы существовать на Земле.
Это первый кристаллографически подтвержденный клатрат, идентифицированный среди продуктов ядерного взрыва. Клатрат – это кристаллическая структура, состоящая из атомов, расположенных в виде решетки, напоминающей клетку, которая может удерживать другие атомы внутри. Неорганические клатраты редки в природе.
Взрыв Тринити создал кратковременные экстремальные условия: экстремальный удар, температуру, превышающую 1500 градусов Цельсия, и быстрое изменение давления. Именно эти условия позволили атомам в тринитите собраться в необычные конфигурации и зафиксироваться, создавая структуры, которые иначе не смогли бы сформироваться.
Этот материал фактически представляет собой мгновение, застывшее во времени, сохраняя минералогический снимок кратковременных условий температуры и давления во время детонации. Исследования красного тринитита уже выявили ряд необычных фаз.
Используя рентгеновскую дифракцию, исследователи исследовали образец красного тринитита и идентифицировали в нем богатую медью каплю. Дальнейшее исследование выявило необычную атомную конфигурацию — кубический клатрат типа 1.
Клатрат и ранее обнаруженный в Тринити квазикристалл имели аналогичные составы. Ученые провели математическое моделирование, чтобы определить, мог ли квазикристалл возникнуть из клатрата.
Однако результаты убедительно свидетельствовали о том, что в этом конкретном случае концентрация меди была слишком высокой. Эти два очень разных типа кристаллов, сформированные из одних и тех же материалов при одних и тех же экстремальных условиях, возникли независимо друг от друга в одном и том же образце.
«Эти выводы исключают простую интерпретацию структуры Тринити квазикристалла на основе клатрата и подчеркивают четкую природу кремниевых богатых фаз, генерируемых при экстремальных условиях», — отмечают исследователи в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Исследование, как и подобные ему, может помочь ученым лучше понять последствия ядерных испытаний и даже предложить новые криминалистические инструменты для расследования мест, где происходили такие взрывы. Это открытие является важным шагом в понимании того, как экстремальные события, такие как ядерные детонации, могут создавать новые и уникальные материалы.
