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.
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.
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.