یک شبه بلور غیرممکن در اولین آزمایش بمب هسته‌ای جهان ساخته شده بود

0

در ساعت ۵:۲۹ صبح روز ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵، در ایالت نیومکزیکو، رویداد تاریخی وحشتناکی رخ داد که دنیا را برای همیشه تغییر داد.

در این زمان ارتش ایالات متحده یک دستگاه انفجار پلوتونیوم موسوم به گجت Gadget را منفجر کرد، آرامش سپیده دم از هم پاشید. این لحظه جنگ را برای همیشه تغییر خواهد داد.

انتشار انرژی، معادل ۲۱ کیلوتن TNT، برج آزمایش ۳۰ متری و مایل‌ها سیم مسی را که آن را به تجهیزات ضبط وصل می‌کرد تبخیر کرد. گلوله آتشین ایجاد شده، برج و مس را با آسفالت و ماسه بیابان زیر آن به شیشه سبز تبدیل کرد و یک ماده معدنی جدید به نام‌ ترینیتیت trinitite ایجاد کرد.

دهه‌ها بعد، دانشمندان رازی را کشف کردند که در قطعه‌ای از آن ترینیتیت پنهان شده بود – شکل نادری از ماده که شبه‌بلور خوانده می‌شود و زمانی تصور می‌شد غیرممکن است.

تری والاس، ژئوفیزیکدان از آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، سال گذشته توضیح داد: «شبه بلور‌ها در محیط‌های سختی تشکیل می‌شوند که به ندرت در زمین وجود دارند. آن‌ها به یک رویداد آسیب‌زا با شوک، دما و فشار شدید نیاز دارند.»

بیشتر کریستال‌ها، از نمک سفره تا سخت‌ترین الماس‌ها، از همین قانون پیروی می‌کنند: اتم‌های آن‌ها در ساختار شبکه‌ای قرار گرفته‌اند که در فضای سه‌بعدی تکرار می‌شود. شبه‌بلور‌ها این قانون را زیر پا می‌گذارند و الگویی که در آن اتم‌های آن‌ها مرتب شده‌اند تکرار نمی‌شود.

هنگامی که این مفهوم برای اولین بار در جهان علمی در سال ۱۹۸۴مطرح شد، تصور می‌شد که این غیرممکن است: کریستال‌ها یا مرتب شده‌اند یا بی‌نظم هستند و بین دو قائدتا نباید چیزی وجود داشته باشد.

اما بعد این طرح نظریه، تلاش شد آنها را محیط‌های آزمایشگاهی و هم در طبیعت – یعنی در شهاب‌سنگ‌هایی که تحت شوک ترمودینامیکی به زمین می‌آیند، پیدا کنند.

با دانستن اینکه شرایط سخت برای تولید شبه بلور‌ها لازم است، تیمی از دانشمندان به سرپرستی زمین‌شناسی به نام لوکا بیندی از دانشگاه فلورانس در ایتالیا تصمیم گرفتند تا نگاهی دقیق‌تر به‌ ترینیتیت بیندازند.

آن‌ها با استفاده از تکنیک‌هایی مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس، شش نمونه کوچک از‌ ترینیتیت قرمز را تجزیه و تحلیل کردند. در نهایت، آن‌ها به یکی از نمونه‌ها برخوردند- یک دانه ریز ۲۰ وجهی تشکیل شده از سیلیکون، مس، کلسیم و آهن، با تقارن چرخشی.

والاس در سال ۲۰۲۱، زمانی که تحقیقات این تیم منتشر شد، توضیح داد: «این شبه بلور از نظر پیچیدگی فوق‌العاده است – اما هنوز کسی نمی‌تواند به ما بگوید که چرا به این ترتیب شکل گرفته است. اما روزی یک دانشمند یا مهندس خواهد توانست توضیحی ترمودینامیکی برای ساخت آن بیان کند.»

این کشف نشان‌دهنده قدیمی‌ترین شبه بلور‌های انسانی شناخته شده است، و نشان می‌دهد که ممکن است مسیر‌های طبیعی دیگری برای تشکیل شبه‌بلور‌ها وجود داشته باشد. برای مثال، فولگوریت‌های شن مذاب حاصل از برخورد صاعقه و مواد حاصل از برخورد شهاب‌ها، هر دو می‌توانند منبع شبه‌کریستال‌ها در طبیعت باشند.

به گفته محققان، این تحقیق همچنین می‌تواند به ما در درک بهتر آزمایش‌های هسته‌ای غیرقانونی با هدف نهایی محدود کردن گسترش تسلیحات هسته‌ای کمک کند.

«ما معمولاً زباله‌های رادیواکتیو و گاز‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کنیم تا بفهمیم سلاح‌ها چگونه ساخته شده‌اند یا حاوی چه موادی هستند، اما پیدا کردن این شبه‌بلورها اطلاعات زیادی به دانشمندان خواهد داد.

این تحقیق در PNAS منتشر شده است.

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.