Tim pod vođstvom Luce Bindija ponovo je analizirao crveni uzorak trinitita iz prve nuklearne probe i otkrio da u njemu koegzistiraju kvazikristal i klatrat. Kvazikristal se nalazi u bakrom bogatim metalnim kapljicama, dok klatrat predstavlja silikonske kaveze koji zarobljavaju kalcijum. Matematičko modelovanje pokazalo je da je klatrat metastabilan pri niskom sadržaju bakra, ali postaje nestabilan pri višem sadržaju bakra, što potvrđuje nezavisnu formaciju dve faze tokom eksplozije.
Naučnici Otkrili Dve Retke Kristalne Faze U Crvenom Trinititu Nastalom Tokom Prvog Nuklearnog Testa
This New Crystal Was Formed by a Nuclear BombGalerie Bilderwelt - Getty Images
U ranim satima 16. jula 1945. godine, prva nuklearna proba poznata kao Trinity promenila je pejzaž pustinje kod Alamogorda i stvorila materijal koji su kasnije nazvali trinitit. Kvarc i feldspat iz peska, zajedno sa metalima i bitumenom tornja, momentalno su rastopljeni i stvrdnuti u staklastu masu. Nedavno istraživanje otkriva da se u jednom retkom, crvenom uzorku trinitita nalaze dve neobične i naučno važne kristalne faze.
Tim i otkriće. Godine 2021. geolog Luca Bindi i saradnici identifikovali su u crvenom trinititu kvazikristal — strukturu atoma uređenih u neponavljajuće, visoko simetrične obrasce — a nedavno su u istom uzorku potvrdili i prisustvo klatrata, kavezaste silikatne strukture koja zarobljava atome kalcijuma.
Gde i kako se uzorak formirao
Gamma-zračenja i analiza uzorka ukazuju da se taj deo trinitita formirao na približno 180–197 stopa (55–60 metara) od epicentra, u blizini kraja koaksijalnog kabla na test-tornju. Stakleni sjaj dolazi od rastopljenog kvarca i feldspata, dok nano-CT skeniranja otkrivaju inkluzije gvožđa i bakra.
Šta su kvazikristal i klatrat u ovom uzorku
Kvazikristal u ovom trinititu nalazi se unutar metalnih kapljica bogatih bakrom i sadrži značajne količine silicijuma. Klatrat je struktura sastavljena od poliedarskih silikonskih kaveza (sa 12 ili 14 ploha) koji zarobljavaju atome kalcijuma — prvi poznati primer klatrata nastalog usled nuklearne eksplozije.
"Pošto su i klatrat i kvazikristal sastavljeni od elemenata očekivanih u pustinji i konstrukciji tornja, čini se očiglednim da su obe faze nastale u detonaciji," navode autori u studiji objavljenoj u časopisu PNAS. "Koegzistencija otvara pitanje da li postoji dublji strukturni ili topološki odnos između njih."
Matematičko modelovanje i zaključci
Pošto je originalni kvazikristal previše vredan i rizičan za direktne sinhrotron eksperimente, istraživači su koristili matematičke modele da uporede energetsku i mehaničku stabilnost klatrata i kvazikristala. Modeli pokazuju da je klatrat metastabilan pri niskom sadržaju bakra, ali njegova stabilnost naglo opada sa povećanjem bakra do nivoa karakterističnih za kvazikristal.
Ovakvi rezultati ukazuju da su se dve potpuno različite kristalne strukture formirale nezavisno tokom iste eksplozije, pod istim ekstremnim uslovima brzog zagrevanja i hlađenja. Nalaz takođe pomaže u razumevanju kako drugi ekstremni događaji — poput udara groma ili sudara meteorita — mogu proizvesti neuobičajene kristalne faze koje je teško dobiti u konvencionalnim laboratorijskim uslovima.
Zašto je to važno? Otkriće kvazikristala i klatrata u istom trinititnom uzorku obogaćuje znanje o ponašanju materijala pri ekstremnim temperaturama i pritiscima i otvara nove puteve za proučavanje prirodne sinteze retkih minerala.
Studija je objavljena u PNAS, a nalazi Luke Bindija i tima doprinose širem razumevanju ekstremnih fenomena u geologiji i materijalnim naukama.
Pomozite nam da budemo bolji.
