Πώς η πρώτη πυρηνική έκρηξη αποκάλυψε μιας σπάνιας μορφής ύλη

Η δοκιμή Trinity στην έρημο του Νέου Μεξικού, στις 16 Ιουλίου 1945 ήταν η πρώτη πυρηνική δοκιμή στον κόσμο, σηματοδοτώντας μία κρίσιμη στιγμή στην ιστορία της ανθρωπότητας, όχι μόνο λόγω των βαθιών συνεπειών της για τον πόλεμο, αλλά και για την απροσδόκητη επιστημονική ανακάλυψη στην οποία οδήγησε: τη δημιουργία μιας σπάνιας μορφής ύλης γνωστής ως ημικρύσταλλοι.

Ογδόντα χρόνια αργότερα, η έρευνα για το γυαλί τρινίτη, το οποίο σχηματίστηκε από τη σύντηξη χαλκού, υλικών πύργων και άμμου της ερήμου κατά τη διάρκεια της έκρηξης, έχει παράσχει νέες ιδέες για τα άκρα της ατομικής φυσικής και του σχηματισμού ορυκτών.

Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (PNAS) αποκάλυψε την παρουσία ημικρυστάλλων μέσα στον κόκκινο τρινιτίτη, προσφέροντας μια σπάνια ματιά στον υψηλής ενέργειας απόηχο των πυρηνικών εκρήξεων.

Στα χρόνια που ακολούθησαν την έκρηξη, το προκύπτον υλικό που μοιάζει με γυαλί, που ονομάζεται τρινιτίτης, προσέλκυσε την προσοχή των γεωλόγων. Ο τρινιτίτης, ο οποίος είναι συνήθως πράσινος λόγω της σύντηξης άμμου και χαλκού, έγινε βασικό δείγμα για τους επιστήμονες που διερευνούν τις διαδικασίες που προκαλούνται από μια τέτοια ακραία απελευθέρωση ενέργειας. Ωστόσο, η ανακάλυψη ημικρυστάλλων μέσα στον κόκκινο τρινιτίτη, ο οποίος είχε απορροφήσει περισσότερο χαλκό λόγω της σύνθεσής του, πρόσθεσε ένα εκπληκτικό στρώμα πολυπλοκότητας σε αυτό το ήδη συναρπαστικό ορυκτό.

Ο γεωφυσικός Terry Wallace, από το Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos, τόνισε τη σημασία αυτής της ανακάλυψης, σημειώνοντας ότι οι ημικρύσταλλοι σχηματίζονται σε ακραία περιβάλλοντα που σπάνια παρατηρούνται στη Γη.

Οι ημικρύσταλλοι αμφισβητούν τη συμβατική κατανόηση των κρυσταλλικών δομών. Σε τυπικούς κρυστάλλους, τα άτομα είναι διατεταγμένα σε επαναλαμβανόμενα μοτίβα που εκτείνονται σε όλο το υλικό. Ωστόσο, οι ημικρύσταλλοι εμφανίζουν μη επαναλαμβανόμενα μοτίβα που δεν ακολουθούν τους παραδοσιακούς κανόνες συμμετρίας, με μια διάταξη που δεν είναι περιοδική αλλά εξακολουθεί να είναι τακτική.

Αυτό το χαρακτηριστικό τα έκανε κάποτε να θεωρούνται αδύνατο να σχηματιστούν φυσικά, μέχρι την ανακάλυψή τους το 1984 από επιστήμονες που τα δημιούργησαν σε εργαστηριακές συνθήκες. Από τότε, ημικρύσταλλοι έχουν βρεθεί σε μετεωρίτες, που σχηματίζονται κάτω από ακραίες πιέσεις και θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια συγκρούσεων υψηλής ταχύτητας στο διάστημα. Τώρα, η δοκιμή Trinity έχει προσθέσει ένα άλλο συναρπαστικό στρώμα στη μελέτη των ημικρυστάλλων, δείχνοντας ότι μπορούν επίσης να σχηματιστούν κάτω από τις τραυματικές συνθήκες μιας πυρηνικής έκρηξης.

Ο ρόλος των ημικρυστάλλων στην πυρηνική εγκληματολογία: Ένα νέο σύνορο

Πέρα από την επιστημονική τους περιέργεια, οι ημικρύσταλλοι έχουν επίσης σημαντικές επιπτώσεις στην πυρηνική εγκληματολογία. Η ικανότητα ανίχνευσης ημικρυστάλλων σε ορυκτά που βρέθηκαν σε χώρους πυρηνικών δοκιμών θα μπορούσε να προσφέρει στους επιστήμονες έναν τρόπο να προσδιορίσουν την ιστορία και τη φύση αυτών των εκρήξεων, παρέχοντας έναν μόνιμο δείκτη για πυρηνικές δοκιμές. Ενώ οι παραδοσιακές μέθοδοι ανάλυσης πυρηνικών δοκιμών βασίζονται στην ανίχνευση ραδιενεργών συντριμμιών και αερίων, αυτές οι υπογραφές διασπώνται με την πάροδο του χρόνου, καθιστώντας τις λιγότερο αξιόπιστες για μακροπρόθεσμες μελέτες.

Ωστόσο, οι ημικρύσταλλοι, μόλις σχηματιστούν, παραμένουν άθικτοι επ 'αόριστον.

Αυτό σημαίνει ότι οι ημικρύσταλλοι θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως πολύτιμο εργαλείο στον τομέα της πυρηνικής εγκληματολογίας, επιτρέποντας στους επιστήμονες να μελετήσουν τις ιδιαιτερότητες των πυρηνικών δοκιμών πολύ καιρό μετά την αποσύνθεση των ραδιενεργών υλικών. Οι ερευνητές θα μπορούσαν να αποκτήσουν βαθύτερες γνώσεις σχετικά με τα υλικά και τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται στα πυρηνικά όπλα, συμβάλλοντας ενδεχομένως στην πρόληψη της διάδοσης τους.