После взрыва Trinity нашли новую форму кремниевых клатратов
Физики раскопали в тринитите, стекле из эпицентра первого ядерного взрыва, новую форму кремниевых клатратов. Это редкие кристаллические структуры с полостями, где сидят другие атомы. На этот раз внутри обнаружили кальций, медь и железо. Для науки это не музейная пыль, а еще один намек, что взрыв Trinity в 1945 году собрал такие фазы вещества, которые обычная лаборатория повторяет с большим трудом или не повторяет вообще.
История выглядит почти издевательски. Манхэттенский проект создавал бомбу, а спустя 80 лет ее следы работают как экстремальная печь для материаловедов. Команда Пола Штайнхардта из Принстона уже не первый раз выжимает из тринитита новые сюрпризы. Раньше в тех же обломках нашли квазикристаллы, теперь добрались до клатратов, и картина процессов в огненном шаре стала только запутаннее.
Кремниевые клатраты в тринитите после Trinity
Тринитит появился 16 июля 1945 года в Нью-Мексико, когда заряд Trinity мощностью около 21 килотонны расплавил песок, сталь башни и все, что оказалось рядом. В результате получилось зеленоватое стекло с примесями металлов и минералов. Именно в нем исследователи увидели необычные кремниевые клетки, куда встроены атомы кальция, меди и железа.
Клатраты интересны не только коллекционерам экзотики. Такие каркасные структуры давно изучают в материаловедении из-за их странной электронной и тепловой проводимости. Отдельные кремниевые клатраты обсуждают в работах по термоэлектрике и сверхпроводимости, потому что «клетка» умеет радикально менять свойства вещества. Проблема в том, что обычно для их синтеза нужны жесткие условия давления и температуры, а здесь природа, точнее ядерный взрыв, устроила все за доли секунды.
Почему остатки ядерного взрыва важны для физики
Группа Штайнхардта уже показала, что тринитит годится не только для историков атомной эры. Несколько лет назад исследователи нашли в красном тринитите квазикристалл, который считают первым известным антропогенным квазикристаллом. Тогда следы в составе вели к испарившимся медным кабелям и материалам из зоны примерно в 50—60 метрах от эпицентра. Новая находка логично продолжает эту линию: чем внимательнее смотришь на «стекло от взрыва», тем меньше оно похоже на простую спекшуюся грязь.
Здесь есть и практический слой. Подобные минералы помогают ядерной криминалистике восстанавливать условия взрыва задним числом: температуру, давление, состав ближайших материалов, длительность охлаждения. Для военных и международных инспекторов такие маркеры полезны не меньше, чем для физиков твердого тела. Тринитит давно перестал быть только символом начала атомного века. Это архив, только очень токсичный и местами радиоактивный.
Расчеты квантовой химии у команды не сошлись с простой версией, где новые клатраты родились из распада уже существовавших экзотических структур. Единой модели их образования у исследователей нет.
