Самый старый квазикристал. Первый взрыв ядерной бомбы создал новый вид материи — лишь теперь ученые смогли ее найти
На месте испытания ядерной бомбы Тринити в Нью-Мексико 16 июля 1945 года ученые обнаружили самый старый в мире квазикристал. Это уникальная материя, которая нарушает обычные правила симметрии в кристаллах.
В 2011 году ученый-материаловед Ден Шехтман получил Нобелевскую премию «за открытие квазикристалов». Конечно, непосредственно первое изучение этого материала произошло намного ранее: есть даже точная дата — 8 апреля 1982 года. Дальше был долгий период изучения.
Сегодня квазикристалы благодаря их уникальным свойствам изучают в различных дисциплинах — физике, химии, математике и материаловедении. Антипригарные покрытия, оптика и хирургическое оборудование — вот неполный список того, как этот уникальный материал сейчас применяют на практике.
От обычных кристаллов квазикристалы отличаются формой, а также расположением составляющих атомов. Если в первом случае атомы упорядочены и расположены в определенном порядке, то во втором атомы не повторяются в регулярном порядке. «Это расположение столь необычно, что прошло 25 лет, прежде чем мы смогли, наконец, выяснить, где же эти атомы действительно находятся. И это при том, что определение атомарной структуры твердого тела вообще-то уже давно является достаточно простой и рутинной процедурой», — объясняет профессор неорганической химии Стокгольмского университета Свен Лидин.
Еще интереснее, что квазикристалы в природе до недавнего времени были найдены только однажды — на Чукотке в метеорите, который упал рядом с рекой Хатырка. В этом случае они, предположительно, образовались после аварии двух астероидов далеко в космосе.
Ученые научились воссоздавать похожие минералы в лаборатории. И со временем они задались вопросом — могут ли квазикристалы скрываться в остатках других необычных явлений, где замешаны ударные явления. Ведь искусственно они получаются в результате охлаждения металлических сплавов со скоростью около миллиона градусов в секунду.
Именно это привело к тому, что команда ученых, возглавляемая Лукой Бинди, изучила место взрыва первой в истории человечества ядерной бомбы. «Наше исследование наталкивает на мысль, что квазикристаллы могут быть гораздо более распространенными, чем предполагалось», — комментирует он для VICE свою находку.
Красный тринитит / Фото: Luca Bindi, Paul J. Steinhardt / Proceedings of the National Academy of ScienceВ их распоряжение попали образцы породы, которые были первоначально собраны на месте взрыва в 1945 году астрономом Линкольном ЛаПазом — красный тринитит. Это «атомная порода» из песка пустыни, состоящего в основном из кварца и полевого шпата, который сплавился с различными металлами. В результате они обнаружили «неизвестный ранее икосаэдрический квазикристалл», в состав которого входит кремний, медь, кальций и железо. Ученые были довольны результатами, ведь, как оказалось, этот квазикристалл действительно был сформирован после ядерного взрыва.
Таким образом, предполагают ученые, квазикристаллы могут быть скрыты во многих других местах, которые испытали воздействие высокого давления — будь то антропогенные или естественные условия. Поэтому Бинди со своей командой планируют и дальше искать эти материалы на других участках ядерной детонации. Также они исследуют кратеры, которые появились в результате падений метеоритов.
Обнаружение большего количества этих структур может помочь ученым лучше понять их образование и численность, что, в свою очередь, может привести к прорыву в чистой науке и их еще большему использованию в коммерческих материалах.
Читайте также:
- Солнце, сжатое до размера пылинки. Ученые создали самый мощный лазер, который поможет в лечении рака
- Сюрприз. Океанов на самом деле шесть, просто один из них мы называем Красным морем — исследование
- Ученые нашли «врата сознания». Теперь мы знаем, как наш мозг отделяет важную информацию от фоновой и почему это происходит