یک شبه بلور غیرممکن در اولین آزمایش بمب هسته‌ای جهان ساخته شد

یک شبه بلور غیرممکن در اولین آزمایش بمب هسته‌ای جهان ساخته شد

در ساعت ۵:۲۹ صبح روز ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵، در ایالت نیومکزیکو، برشی وحشتناک از تاریخ ساخته شد.

آرامش سپیده دم با انفجار ارتش ایالات متحده از بین رفت. یک دستگاه انفجار پلوتونیوم معروف به گجت – اولین آزمایش بمب هسته ای در جهان که به آزمایش ترینیتی معروف است. این لحظه جنگ را برای همیشه تغییر خواهد داد.

 

انتشار انرژی، معادل ۲۱ کیلوتن TNT، برج آزمایشی ۳۰ متری (۹۸ فوت) و مایل‌ها سیم‌های مسی را تبخیر کرد که آن را به تجهیزات ضبط متصل می‌کرد. گلوله آتشین حاصل، برج و مس را با آسفالت و شن های بیابانی زیر به شیشه سبز تبدیل کرد – یک ماده معدنی جدید به نام ترینیتیت.

دهه ها بعد، دانشمندان رازی را کشف کردند که در قطعه ای از آن ترینیتیت پنهان شده بود – شکلی نادر. ماده ای که به عنوان شبه بلور شناخته می شد، زمانی تصور می شد غیرممکن است.

تری والاس ژئوفیزیکدان از آزمایشگاه ملی لوس آلاموس سال گذشته توضیح داد.

“آنها به یک رویداد آسیب زا با شوک، دما و فشار شدید نیاز دارند. ما معمولاً این کار را نمی کنیم. ببینید، به جز در چیزی به اندازه انفجار هسته ای.”

بیشتر کریستال ها، از نمک طعام گرفته تا سخت ترین الماس ها، از یک قانون پیروی می کنند: اتم های آنها در ساختار شبکه ای قرار گرفته اند که در فضای سه بعدی تکرار می شود. شبه بلورها این قانون را زیر پا می گذارند – الگویی که در آن اتم های آنها مرتب شده اند تکرار نمی شود.

وقتی این مفهوم برای اولین بار در جهان علمی در سال ۱۹۸۴ ظهور کرد، تصور می شد غیرممکن: کریستال ها یا مرتب شده بودند یا بی نظم بودند، بدون هیچ بین. سپس آنها در واقع پیدا شدند، هم ایجاد شده در تنظیمات آزمایشگاه و هم در طبیعت – در عمق شهاب سنگ ها، ساخته شده توسط شوک ترمودینامیکی از رویدادهایی مانند برخورد با سرعت زیاد.

 

با دانستن اینکه شرایط شدید برای تولید شبه بلورها مورد نیاز است، تیمی از دانشمندان به سرپرستی زمین‌شناس لوکا بیندی از دانشگاه فلورانس در ایتالیا تصمیم گرفتند. نگاهی دقیق تر به trinitite.

اما نه چیزهای سبز. اگرچه آنها غیرمعمول هستند، اما به اندازه کافی شبه بلورها را دیده‌ایم که بدانیم آنها تمایل به ترکیب فلزات دارند، بنابراین تیم به دنبال شکل بسیار کمیاب‌تری از این ماده معدنی – Trinitite قرمز، با توجه به رنگ آن توسط سیم‌های مسی تبخیر شده درون آن رفتند.

آنها با استفاده از تکنیک هایی مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس، شش نمونه کوچک از تری نیتیت قرمز را تجزیه و تحلیل کردند. در نهایت، آنها به یکی از نمونه ها ضربه خوردند – یک دانه ریز ۲۰ وجهی سیلیکون، مس، کلسیم و آهن، با تقارن چرخشی پنج برابر غیرممکن در کریستال های معمولی – یک “پیامد ناخواسته” جنگ افروزی. والاس توضیح داد در سال ۲۰۲۱ زمانی که تحقیقات این تیم منتشر شد.

“اما روزی، یک دانشمند یا مهندس قرار است آن را بفهمد و ترازو از چشمان ما برداشته شود و توضیح ترمودینامیکی برای ایجاد آن خواهیم داشت.سپس، امیدوارم بتوانیم از این دانش برای درک بهتر انفجارهای هسته ای استفاده کنیم و در نهایت منجر به یک تصویر کامل‌تری از آنچه آزمایش هسته‌ای نشان می‌دهد.”

 

این کشف قدیمی‌ترین شبه بلور انسان‌زای شناخته شده را نشان می‌دهد و نشان می‌دهد که ممکن است مسیرهای طبیعی دیگری برای تشکیل شبه بلورها وجود داشته باشد. برای مثال، فولگوریت های شن مذاب حاصل از برخورد صاعقه و مواد از محل برخورد شهاب سنگ، هر دو می توانند منبعی از شبه بلورها در طبیعت باشند.

این تحقیق همچنین می تواند به ما در درک بهتر هسته ای غیرقانونی کمک کند. به گفته محققان، آزمایش‌هایی با هدف نهایی محدود کردن گسترش سلاح‌های هسته‌ای انجام می‌شود. مطالعه مواد معدنی ساخته شده در سایر سایت‌های آزمایش هسته‌ای می‌تواند شبه بلورهای بیشتری را کشف کند، که خواص ترمودینامیکی آن‌ها می‌تواند ابزاری برای پزشکی قانونی هسته‌ای باشد.

“درک سلاح‌های هسته‌ای دیگر کشورها مستلزم آن است که ما درک روشنی از آنها داشته باشیم. برنامه‌های آزمایش هسته‌ای،” والاس گفت.

“ما معمولاً زباله ها و گازهای رادیواکتیو را تجزیه و تحلیل می کنیم تا بفهمیم سلاح ها چگونه ساخته شده اند یا حاوی چه موادی هستند، اما این نشانه ها تحلیل می روند. شبه کریستالی که در محل انفجار هسته ای تشکیل می شود، می تواند به طور بالقوه انواع جدیدی از اطلاعات را به ما بگویید – و آنها برای همیشه وجود خواهند داشت.”

این تحقیق در PNAS.

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.