Ядерный взрыв создал кристалл, который невозможно воспроизвести в лаборатории: чем он особенный

В июле 1945 г. во время первого в мире испытания ядерной бомбы «Тринити» в штате Нью-Мексико (США) образовался тринитит — стекловидный материал. Недавно во время исследования редкой красной разновидности этого стекла ученые обнаружили совершенно новую встречавшуюся кристаллическую структуру.

О деталях открытия исследователи сообщили в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Как ядерный взрыв создал уникальный материал

Когда разразилась первая плутониевая бомба, невероятная температура (более 1500 °C) и сверхвысокое давление расплавили пустынный песок, 30-метровую металлическую башню, медные кабели и измерительные приборы. После быстрого охлаждения эта смесь превратилась в стекловидную корку – тринитит. Большинство таких обломков имеет зеленоватый оттенок, но существует редкий красный тринитит, окрашенный медью от испаряющейся инфраструктуры.

Именно в медной капле внутри такого красного стекла ученые обнаружили неизвестный ранее кристалл — Ca–Cu–Si клатрат первого типа. Клатраты – это структуры с полым каркасом. В этом случае атомы кремния образовали своеобразную «клеточку», внутри которой оказались атомы кальция, меди и железа.

Почему это открытие важно для науки

Это первый клатрат, кристаллическую структуру которого удалось подтвердить среди продуктов ядерного взрыва. Исследователи отмечают, что материал метастабильн: он образовался только благодаря экстремальным, очень коротким процессам (высокому давлению и молниеносному нагреванию с последующим охлаждением). Его крайне трудно или вообще невозможно воспроизвести при обычном лабораторном синтезе.

Интересно, что раньше в этом же образце красного тринитита обнаружили другую крайне редкую структуру — икосаэдрический квазикристалл (упорядоченную структуру без стандартного повторяющегося узора обычных кристаллов). Поскольку обе находки богаты кремнием, образовались в одинаковых условиях и даже в схожих медных каплях, ученые предположили, что квазикристалл мог образоваться из клатрата.

Однако компьютерное моделирование опровергло эту теорию: из-за слишком высокого содержания меди в квазикристалле такой путь структурной трансформации невозможен. Так что оба уникальных материала возникли независимо друг от друга в первые секунды после детонации.

Это открытие подчеркивает, что события с выделением огромной энергии – ядерные взрывы, удары молний или падение метеоритов – работают как природные лаборатории, способные создавать неожиданные формы кристаллической материи.

Пилот / © pexels.com Прогулка / © Credits Рут Негга / © Associated Press Ядерная «красная кнопка» или очередной блеф: в Третьем армейском корпусе прокомментировали угрозы Путина / © ТСН.ua