Tag: Branduoliniai bandymai

  • Atominės bombos testas paliko keistą kristalą: mokslininkai sako, kad jo neturėjo būti

    Atominės bombos testas paliko keistą kristalą: mokslininkai sako, kad jo neturėjo būti

    Po pirmojo branduolinio ginklo bandymo JAV mokslininkai trinitite aptiko mikroskopinę kristalinę struktūrą, kurios, regis, neturėjo susidaryti. Tyrėjai teigia, kad šis radinys ne tik stebina, bet ir primena, kokias ilgalaikes pasekmes paliko 1945 metais prasidėjusi branduolinė era.

    Trinititas yra į stiklą panaši medžiaga, susiformavusi Naujosios Meksikos dykumoje 1945 metais per „Trinity“ bandymą. Sprogimo karštis išlydė smėlį, metalus ir bandymo infrastruktūros dalis, o medžiaga akimirksniu atvėso, tarsi užfiksuodama vieną ekstremalią sekundę.

    Kas tiksliai rasta trinitite?

    Naujai aprašyta struktūra priskiriama silicio klatratams, kai silicio atomai sudaro erdvines gardeles, primenančias narvelius. Tokių narvelių viduje gali „įstrigti“ kiti atomai, šiuo atveju daugiausia kalcis, o vietomis ir varis bei geležis.

    Pasak tyrėjų, šis klatratas aptiktas mažytėje, variu praturtintoje lašelio formos intarpoje raudonajame trinitite. Raudonesnis atspalvis siejamas su didesniu metalo priemaišų kiekiu, todėl tokie fragmentai yra ypač įdomūs rekonstruojant sprogimo metu vykusias chemines ir fizines reakcijas.

    Ekstremalios sąlygos, kurių neįmanoma ramiai atkartoti

    Branduolinio sprogimo metu trumpam susidaro milžiniška temperatūra ir slėgis, o medžiagos susimaišo ir atšąla žaibiškai. Dėl tokio staigaus proceso atomai nespėja „pasirinkti“ įprastų, stabiliausių formų, todėl gali susidaryti labai retos arba net anksčiau neaprašytos struktūros.

    Tyrėjai pabrėžia, kad trinititas yra savotiškas natūralus ekstremalių sąlygų archyvas. Jis leidžia suprasti, kaip medžiaga elgiasi per itin trumpus, bet labai energingus įvykius, kai įprastos geologijos ir chemijos taisyklės tarsi pakimba ore.

    Kodėl tai svarbu ne tik mokslui?

    Panašūs tyrimai turi reikšmės ne vien medžiagų mokslui ar vadinamajai smūginei geologijai. Trinitito analizė gali padėti geriau interpretuoti branduolinių sprogimų pėdsakus ir jų kilmę, o tai aktualu ir tarptautinio saugumo, ir branduolinių bandymų stebėsenos kontekste.

    Vis dėlto mokslininkai primena, kad „Trinity“ bandymas buvo ne neutralus eksperimentas, o įvykis, atvėręs kelią branduoliniam ginklavimuisi. Netrukus po jo pasaulis patyrė Hirosimos ir Nagasakio tragedijas, o paties bandymo radiacinis fonas ilgai išliko jautria tema vietos bendruomenėms.

    Naujasis klatrato radinys papildo ankstesnius atradimus trinitite ir rodo, kad žmogaus sukelti ekstremalūs įvykiai gali palikti ne tik istorines, bet ir netikėtas fizines „parašų“ formas. Tai kartu ir mokslo smalsumą žadinantis, ir nerimą keliantis priminimas, kokią kainą gali turėti technologiniai lūžiai.

  • Pirmasis branduolinis sprogimas paliko mįslę: Trinčio vietoje aptiko Žemėje neįmanomą kristalą

    Pirmasis branduolinis sprogimas paliko mįslę: Trinčio vietoje aptiko Žemėje neįmanomą kristalą

    1945 metų liepos 16 dieną Naujosios Meksikos dykumoje įvykdytas JAV kariuomenės Trinčio bandymas ne tik pradėjo branduolinį amžių, bet ir paliko netikėtą „parašą“ medžiagose. Mokslininkai skelbia aptikę kristalą, kuris įprastomis Žemės sąlygomis apskritai neturėtų susiformuoti.

    Atradimas padarytas tiriant trinititą – stiklišką, po sprogimo susidariusią medžiagą, kai karščio banga išlydė dykumos smėlį ir įtraukė metalo daleles iš bandymo infrastruktūros. Būtent trinitite užfiksuotos trumpalaikės, ekstremalios temperatūros ir slėgio sąlygos, kurios akimirksniu pakito ir greitai atvėso.

    Kas rasta trinitite

    Tyrėjų komanda, vadovaujama Florencijos universiteto geologo Luca Bindi, praneša identifikavusi anksčiau nežinotą kalcio, vario ir silicio junginio kristalinę fazę. Tai vadinamoji I tipo klatrato struktūra, kai atomai sudaro „narvelius“, galinčius „įkalinti“ kitus atomus.

    Šį klatratą mokslininkai aptiko raudonosios trinitito atmainos mėginyje, vario turtingame lašelyje. Struktūrai nustatyti naudota rentgeno spindulių difrakcija, leidžianti tiksliai atsekti atomų išsidėstymą kristale.

    „Branduolinių detonacijų sukurtos trumpalaikės ekstremalios sąlygos gali suformuoti kietosios būsenos fazes, kurios įprastais sintezės būdais nepasiekiamos“, – rašė tyrėjai.

    Kodėl tai vadinama neįmanomu

    Neorganiniai klatratai gamtoje aptinkami itin retai, nes jiems susiformuoti reikia labai specifinių sąlygų. Trinčio sprogimo metu jos, bent trumpam, sutapo: staigus smūgis, labai aukšta temperatūra ir didžiulis slėgis, po kurio sekė greitas „užšaldantis“ atvėsimas.

    Tokie staigūs pokyčiai leidžia atomams persitvarkyti į neįprastas konfigūracijas ir „užsirakinti“ vietoje, kol sistema nespėja grįžti į įprastą, termodinamiškai stabilesnę būseną. Dėl to trinititas tampa tarsi momentine nuotrauka, parodančia, kas vyko per kelias akimirkas po detonacijos.

    Šalia rado ir kvazikristalą

    Tame pačiame kontekste mokslininkai primena ankstesnį radinį: 2021 metais toje pačioje trinitito atmainoje buvo identifikuotas kvazikristalas – dar viena reta, neperiodiška atomų tvarka pasižyminti struktūra. Naujausias klatrato atradimas užfiksuotas greta kvazikristalo, todėl kilo klausimas, ar šios fazės galėjo būti susijusios.

    Atlikus modeliavimą, tyrėjai padarė išvadą, kad konkrečiame mėginyje kvazikristalas greičiausiai nesusidarė „iš“ klatrato. Nors teorinis kelias įmanomas, šiuo atveju tam, kaip teigiama, trukdė per didelė vario koncentracija, todėl abi skirtingos kristalinės fazės galėjo susiformuoti nepriklausomai.

    „Šie rezultatai pabrėžia skirtingą silicio turtingų fazių, susidariusių ekstremaliomis sąlygomis, prigimtį“, – teigė autoriai.

    Tyrėjų vertinimu, tokie radiniai svarbūs ne vien mineralogijai. Jie gali padėti geriau suprasti, kaip branduoliniai bandymai keičia aplinką ir medžiagas, taip pat prisidėti prie branduolinės kriminalistikos – metodų, leidžiančių tiksliau identifikuoti ir analizuoti sprogimų pėdsakus.

    Tyrimo rezultatai paskelbti žurnale Proceedings of the National Academy of Sciences.