16. júla 1945 o 5:29 ráno v štáte Nové Mexiko vznikol strašný kus histórie.
Mier úsvitu je narušený, keď armáda Spojených štátov odpáli plutóniové detonačné zariadenie s názvom Gadget – prvý test atómovej bomby na svete, známy ako test Trinity. Tento moment by navždy zmenil vojnu.
Uvoľnená energia ekvivalentná 21 kilotonám TNT odparila 30-metrovú testovaciu vežu (98 stôp) a medené drôty spájajúce ju so záznamovým zariadením. Výsledná ohnivá guľa spojila vežu a meď s asfaltom a púštnym pieskom do zeleného skla – nového minerálu nazývaného trinitit.
O niekoľko desaťročí neskôr vedci objavili tajomstvo ukryté v kúsku trinititu – vzácnej forme látky známej ako kvázikryštál, ktorá sa kedysi považovala za nemožnú.
„Kvazikryštály sa tvoria v extrémnych prostrediach, ktoré na Zemi len zriedka existujú,“ Geofyzik z Národného laboratória Los Alamos Terry Wallace vysvetlil v roku 2021,
„Vyžadujú si traumatickú udalosť s extrémnym šokom, teplotou a tlakom. S výnimkou takej dramatickej udalosti, akou je jadrový výbuch, to zvyčajne nevidíme.“
Väčšina kryštálov, od obyčajnej kuchynskej soli až po najtvrdší diamant, sa riadi rovnakým pravidlom: Ich atómy sú usporiadané do mriežkovej štruktúry, ktorá sa opakuje v trojrozmernom priestore. Kvázikryštály toto pravidlo porušujú – vzor, v ktorom sú ich atómy usporiadané, sa neopakuje.
Keď sa tento koncept prvýkrát objavil vo vedeckom svete v roku 1984, myslelo sa to nemožné: Kryštály boli buď usporiadané alebo neusporiadané, nič medzi tým. Potom boli skutočne nájdené, v laboratórnych podmienkach aj vytvorené vo voľnej prírode – vo vnútri meteoritov, ktoré vznikli termodynamickými šokmi z udalostí, ako sú nárazy pri zvýšenej rýchlosti.
Vedci, ktorí vedia, že na výrobu kvázikryštálov sú potrebné extrémne podmienky, sa tím vedcov pod vedením geológa Luca Bindiho z Florentskej univerzity v Taliansku rozhodol bližšie pozrieť na trinitit.
Ale nie zelené veci. Hoci sú nezvyčajné, videli sme dosť kvázikryštálov, aby sme vedeli, že majú tendenciu obsahovať kovy, takže tím hľadal veľmi vzácnu formu minerálu – červený trinitit, ktorého farba je výsledkom odparenej medi, ktorú obsahuje. Dané hviezdami.
Pomocou techník, ako je skenovacia elektrónová mikroskopia a röntgenová difrakcia, analyzovali šesť malých vzoriek červeného trinititu. Nakoniec mali prielom v jednej zo vzoriek – v malom, 20-hrannom zrnku kremíka, medi, vápnika a železa, s päťnásobnou rotačnou symetriou, ktorá je v konvenčných kryštáloch nemožná – „nezamýšľaný dôsledok“ vojnového štvania.
„Tento kvázikryštál je veľkolepý vo svojej zložitosti – ale nikto nám ešte nedokázal povedať, prečo vznikol tak, ako bol,“ vysvetlil Wallace Keď bol výskum tímu zverejnený v roku 2021.
„Ale jedného dňa na to príde vedec alebo inžinier a z našich očí sa stiahnu klapky na oči a budeme mať termodynamické vysvetlenie jeho vzniku. Potom, dúfam, môžeme tieto poznatky použiť na lepšie pochopenie jadrových výbuchov.“ A nakoniec sa objaví úplnejší obraz toho, čo predstavuje jadrový test.“
Tento objav predstavuje najstarší známy antropogénny kvázikryštál a naznačuje, že môžu existovať iné prirodzené cesty pre tvorbu kvázikryštálov. Napríklad fulgurity z roztaveného piesku vytvoreného údermi blesku a materiál získaný z miest dopadu meteorov môžu byť zdrojmi kvázikryštálov vo voľnej prírode.
Výskumníci uviedli, že tento výskum by nám tiež mohol pomôcť lepšie pochopiť nelegálne jadrové testy s konečným cieľom zabrániť šíreniu jadrových zbraní. Štúdium mriežkových minerálov na iných jadrových testovacích miestach môže odhaliť viac kvázikryštálov, ktorých termodynamické vlastnosti by mohli byť nástrojom jadrovej forenznej analýzy.
„Pochopenie jadrových zbraní iných krajín si vyžaduje, aby sme jasne rozumeli ich programom jadrových testov,“ povedal Wallace,
„Normálne analyzujeme rádioaktívne úlomky a plyny, aby sme pochopili, ako boli zbrane vyrobené alebo aké materiály obsahovali, ale tieto podpisy sa rozpadajú. Kvázikryštál vytvorený na mieste jadrového výbuchu, ktorý sa potenciálne vytvorí, nám môže povedať nové druhy informácií – a vždy budú existovať.“
Výskum bol publikovaný v r PNAS,
Staršia verzia tohto článku bola uverejnená v máji 2021.
