Science

An ‘inconceivable’ quasi-crystal was created on the planet’s first nuclear bomb check

[1945-жылы16-июлдаэртеңмененкисаат5:29даНью-Мексикоштатындатарыхтынкоркунучтууүзүндүсүжасалган

Америка Кошмо Штаттарынын Армиясы Гаджет деп аталган плутоний жардыргыч аппаратты жардырганда таңкы тынчтык бузулду. Бул дүйнөдөгү эң биринчи өзөктүк бомбанын сыноосу Троица сынагы деп аталган. Бул учур согушту биротоло өзгөртмөк.

21 килотонна тротилге барабар болгон энергияны бөлүп чыгаруу 30 метрлик сыноо мунарасын (98 фут) жана аны жазуу жабдыктарына туташтырган миль жез зымдарды буулады. Пайда болгон жалындуу шар мунараны жана жезди астындагы асфальт жана чөл куму менен жашыл айнекке – тринитит деп аталган жаңы минералга бириктирген.

Ондогон жылдардан кийин илимпоздор ошол тринититтин бир бөлүгүндө катылган сырды табышты – бир кезде мүмкүн эмес деп эсептелген квазикристалл деп аталган материянын сейрек түрү.

Лос-Аламос улуттук лабораториясынын геофизиги Терри Уоллес өткөн жылы “Квазикристаллдар Жерде сейрек кездешүүчү экстремалдык чөйрөдө пайда болот” деп түшүндүргөн.

“Алар катуу шок, температура жана басым менен травматикалык окуяны талап кылат. Биз муну адатта өзөктүк жарылуу сыяктуу драмалык нерседен башкада байкабайбыз.”

Көпчүлүк кристаллдар, жөнөкөй ашкана тузунан эң катаал бриллианттарга чейин, ошол эле эрежеге баш ийишет: алардын атомдору үч өлчөмдүү мейкиндикте кайталануучу тор түзүмүндө жайгашкан. Квазикристаллдар бул эрежени бузушат – алардын атомдору жайгашкан үлгү кайталанбайт.

Концепция 1984-жылы илим дүйнөсүндө биринчи жолу пайда болгондо, бул мүмкүн эмес деп ойлошкон: кристаллдар тартиптүү же тартипсиз, ортосунда эч кандай байланыш жок. Андан кийин алар лабораториялык шарттарда да, жапайы жаратылышта да табылган – гипертездиктин таасири сыяктуу окуялардан термодинамикалык шок менен жасалган метеориттердин терең ичинде.

Квазикристаллдарды өндүрүү үчүн экстремалдык шарттар талап кылынарын билген Италиядагы Флоренция университетинин геологу Лука Бинди жетектеген илимпоздор тобу тринититти тереңирээк карап чыгууну чечишти.

Бирок жашыл нерселер эмес. Алар сейрек кездешсе да, биз квазикристаллдарды алардын курамында металлдарды камтыганын билүү үчүн жетиштүү деңгээлде көрдүк, ошондуктан команда минералдын бир кыйла сейрек кездешүүчү түрүн – кызыл тринититтин түсүн, андагы бууланган жез зымдарын эске алуу менен издешти.

Электрондук микроскопияны сканерлөө жана рентген нурларынын дифракциясы сыяктуу ыкмаларды колдонуп, алар кызыл тринититтин алты кичинекей үлгүсүн талдоого алышкан. Акыр-аягы, алар үлгүлөрдүн биринде сокку алышты – кремнийдин, жездин, кальцийдин жана темирдин кичинекей, 20 кырдуу бүртүкчөлөрү, кадимки кристаллдарда мүмкүн эмес беш эселенген айлануу симметриясы – согушту тутандыруунун “күтүлбөгөн кесепети”.

“Бул квазикристалл өзүнүн татаалдыгы боюнча укмуштуудай – бирок анын эмне үчүн ушундай жол менен пайда болгонун эч ким айта албайт”, – деп түшүндүрдү Уоллес 2021-жылы команданын изилдөөлөрү жарыяланганда.

“Бирок качандыр бир илимпоз же инженер муну аныктайт жана биздин көзүбүздөн тараза көтөрүлөт жана биз анын жаралышынын термодинамикалык түшүндүрмөсүнө ээ болобуз. Ошондо биз бул билимди өзөктүк жарылууларды жакшыраак түшүнүү үчүн колдоно алабыз деп үмүттөнөм. акыр-аягында ядролук сыноо эмнени билдире тургандыгы женунде толук тушунууге алып келет».

Бул ачылыш эң байыркы белгилүү антропогендик квазикристалды билдирет жана ал квазикристаллдардын пайда болушунун башка табигый жолдору болушу мүмкүн деп болжолдойт. Мисалы, чагылгандын соккусунан согулган эриген кумдун фульгуриттери жана метеорлордун урунган жерлеринен алынган материалдар жапайы жаратылышта квазикристаллдардын булагы болушу мүмкүн.

Изилдөө ошондой эле ядролук куралдын жайылышын ооздуктоо максатын көздөп, мыйзамсыз өзөктүк сыноолорду жакшыраак түшүнүүгө жардам берет, дейт изилдөөчүлөр. Башка өзөктүк сыноо аянттарында жасалган минералдарды изилдөө термодинамикалык касиеттери ядролук криминалистика үчүн курал боло турган көбүрөөк квазикристаллдарды ачышы мүмкүн.

«Башка өлкөлөрдүн өзөктүк куралын түшүнүү бизден алардын өзөктүк сыноо программаларын так түшүнүүнү талап кылат», – деди Уоллес.

“Биз курал-жарактар ​​кандайча жасалганын жана аларда кандай материалдарды камтыганын түшүнүү үчүн биз адатта радиоактивдүү калдыктарды жана газдарды талдайбыз, бирок ал кол тамгалар чирип кетет. Ядролук жардыруу болгон жерде пайда болгон квазикристалл бизге маалыматтын жаңы түрлөрүн айтып бере алат – жана алар” түбөлүккө бар болот.”

изилдөө жарыяланган PNAS.

About the author

admin

Leave a Comment