На территории первого ядерного испытания найден уникальный кристалл

Фото из открытых источников

Эксперты до сих пор обнаруживают сюрпризы на месте, где проходило первое ядерное испытание «Тринити». В красном тринитите — разновидности стекла, рожденного адским жаром взрыва 1945 года, — выявили необычное кристаллическое соединение, ранее никогда не встречавшееся среди продуктов ядерных детонаций.

Как рассказывает Phys.org, 16 июля 1945 года в пустыне Нью-Мексико сработало устройство «Тринити». Тогда температура в эпицентре была выше 1500 °C, а давление превышало атмосферное в десятки тысяч раз. Далее произошло такое же моментальное охлаждение. В и тоге и родился новый материал — тринитит – в основном, это стекло зеленого цвета, из спекшегося песка, металла башни, где располагалась бомба, и меди.

Существует и редкая форма, отмечают эксперты. Это красный тринитит, который обогащен металлами из испарившихся конструкций, коаксиальных кабелей и аппаратуры. В этих образцах исследовательский коллектив нашёл то, что эксперты назвали «первым кристаллографически подтвержденным обнаружением клатрата» в твердых продуктах ядерного взрыва. 

При помощи методик электронного микрозондового анализа и рентгеновской дифракции в металлической капле, содержащей высокую концентрацию меди, ученые зафиксировали клатрат I типа. Это кристаллическая решётка, которая функционирует как микроскопическая клетка и удерживает внутри атомы другого вещества. В составе находки: кремний, кальций, медь и немного железа. В центре каждой из «клеток» расположен атом кальция. Соединению дали название клатрат Ca-Cu-Si I типа.

Ранее в богатой медью фракции красного тринитита был найден икосаэдрический квазикристалл с избыточно высокой концентрацией кремния. Его точную структуру до сих пор не разгадали из-за крошечного размера и высочайшей ценности образца.

Учёные задумались: может ли быть у этих двух экзотических структур общий механизм формирования. Они осуществили квантово-механические расчеты по методу теории функционала плотности. Таким образом была смоделирована стабильность клатратных и квазикристаллических структур при разном содержании меди.

Выяснилось, что клатратная структура стабильна исключительно в условиях малой концентрации меди — около 10−11%. Когда её содержание приближается к цифрам, что характерны для квазикристалла «Тринити» (около 21%), у решетки утрачивается устойчивость, она разрушается. То есть, это два материала, что рождены одним взрывом, но разделены серьёзной разницей в химическом составе.

Но оба материала существуют только потому, что «застыли» в момент перехода от хаоса взрыва к упорядоченности твердого тела. Воспроизведение таких условий в обычной лаборатории невозможно. Поэтому редкие высокоэнергетические события типа ядерных взрывов, ударов молний, сверхскоростных столкновений, становятся своего рода «естественными лабораториями».