Nyopdaget kvasikrystal blev skabt ved den første atomeksplosion på Trinity Site

En nyopdaget kvasikrystal, der blev skabt ved den første atomeksplosion på Trinity Site, N.M., den 16. juli, 1945, kunne en dag hjælpe forskere med bedre at forstå ulovlige atomeksplosioner og bremse atomspredning.

"At forstå et andet lands atomvåben kræver, at vi har en klar forståelse af deres atomprøvningsprogrammer, "sagde Terry C. Wallace, emeritus-direktør for Los Alamos National Laboratory og medforfatter af papiret om opdagelsen, som blev offentliggjort i dag i PNAS . "Vi analyserer typisk radioaktivt affald og gasser for at forstå, hvordan våbnene blev bygget, eller hvilke materialer de indeholdt, men disse underskrifter forfalder. En kvasikrystal, der dannes på stedet for en atomangreb, kan potentielt fortælle os nye typer information - og de vil eksistere for evigt. "

Det nyopdagede materiale blev dannet ved et uheld ved eksplosionen af ​​den første atombombe -test, hvilket resulterede i fusion af omgivende sand, testtårnet, og kobbertransmissionslinjer til et glasagtigt materiale kendt som trinitit. Kvasikrystaller er eksotisk materiale, der bryder reglerne for klassiske krystallinske materialer. Materialer som sukker, salt, eller kvarts danner krystaller med det, der er kendt som en periodisk orden:atomerne er arrangeret i et mønster, der gentager sig i tre dimensioner. Kvasikrystaller, først opdaget i 1980'erne, har en atomstruktur af de bestanddele, men mønsteret er ikke periodisk. Kvasikrystal, skabt af treenighedseksplosionen i en prøve af rød trinitit, har fem gange rotationssymmetri, hvilket ikke er muligt i en naturlig krystal. Symmetri-gruppen i quasicrystal er den samme som for det almindelige 20-sidede faste stof kendt som en icosahedron, og kemien er givet med formlen Si ₆₁ Cu ₃₀ Ca ₇ Fe ₂ . Denne nye kvasikrystal er nu den ældste kendte menneskeskabte kvasikrystal, med et umiskendeligt tidsstempel (gennem dets sammensætning, opdagelsessted, og radioaktivitet), angiver dets oprindelsesmoment.

"Kvasikrystaller dannes i ekstreme miljøer, der sjældent findes på Jorden, sagde Wallace, der er geofysiker. "De kræver en traumatisk hændelse med ekstremt chok, temperatur, og pres. Det ser vi typisk ikke undtagen i noget så dramatisk som en atomeksplosion. "De termodynamiske/chokforhold, som denne kvasikrystal dannede under, er nogenlunde sammenlignelige med dem, der dannede de naturlige kvasikrystaller, der blev opdaget i Khatyrka -meteoritten, som går tilbage mindst hundredvis af millioner af år og måske så langt tilbage som begyndelsen på solsystemet.

"Denne kvasikrystal er storslået i sin kompleksitet - men ingen kan endnu fortælle os, hvorfor den blev dannet på denne måde. Men en dag, en videnskabsmand eller ingeniør kommer til at finde ud af det, og skalaerne vil blive løftet fra vores øjne, og vi vil have en termodynamisk forklaring på dens oprettelse. Derefter, Jeg håber, vi kan bruge denne viden til bedre at forstå atomeksplosioner og i sidste ende føre til et mere fuldstændigt billede af, hvad en atomprøve repræsenterer, sagde Wallace.

Papiret blev skrevet i samarbejde med University of Florence, Italien, University of Massachusetts, Caltech, og Princeton University.