81 години след атомната бомбардировка над Хирошима учените откриха материал, който никога досега не е бил наблюдаван в природата или в промишлено произведена сплав. Микроскопичната частица е намерена в т.нар. хирошимаит - стъкловидни отломки, създадени в огненото кълбо на експлозията. Анализът разкрива необичайна комбинация от шест метала и силиций, подредени в непозната досега кристална структура. Изследването е публикувано в научното списание Science Advances.
Игла в купчина ядрена пепел
Международният екип, ръководен от кристалографа Лука Бинди от Университета във Флоренция, е изследвал 34 частици хирошимаит, събрани от плажните пясъци на залива Хирошима. Размерът им варира от няколкостотин микрометра до няколко милиметра.
В една от стъкловидните частици учените забелязали множество миниатюрни метални фрагменти. Четири зрънца с размер около 10 микрометра били внимателно отделени и подложени на рентгеноструктурен анализ. Три се оказали сравнително обичайни желязо-хромови сплави, но четвъртото показало напълно различна атомна подредба.
Не става дума за нов химичен елемент, а за непозната сплав. Тя съдържа желязо, хром, никел, манган, молибден и алуминий, както и значително количество силиций. Съчетанието между този химичен състав и установената подредена кристална структура не е било документирано досега в естествен или индустриален материал.
„Само едно зрънце от новата сплав беше открито, така че изглежда, че тя е рядка“, обяснява Бинди.
Целият град се превърнал в метални пари
Атомната бомба избухва над Хирошима на 6 август 1945 г. Огненото кълбо достига температура над 7000 градуса и за секунди изпарява стомана, алуминий, стъкло, почва, вода и части от сградите в града.
Металните пари от различните материали се смесват в плазмения облак. При разширяването му температурата пада изключително бързо и част от веществата кондензират в миниатюрни капки, които впоследствие се втвърдяват и попадат в района на залива.
Според авторите необичайната сплав вероятно се е образувала именно при кондензацията на тази хаотична смес, последвана от почти мигновено охлаждане. Атомите са били „заключени“ в структура, която при обичайните металургични условия вероятно не би могла да се появи.
„Сплавта вероятно е била образувана чрез кондензация от смесени метални пари, последвана от свръхбързо охлаждане в разширяващото се огнено кълбо“, посочват учените.
Микроскопична капсула от 1945 година
Хирошимаитите са открити години по-рано в пясъците около Хирошима. Частиците имат различни форми и цветове, но съдържат стопени и смесени остатъци от градски сгради, метални конструкции, почва и стъкло.
Новата находка превръща една такава частица в своеобразна микроскопична капсула на времето. Нейният състав пази информация за физическите и химичните процеси, протекли само за секунди след взрива.
Изследователите сравняват находката с необичайните материали, образувани при първия ядрен опит „Тринити“ в Ню Мексико на 16 юли 1945 г. Тогава разтопените пясъци и остатъците от съоръженията създават стъкловиден материал, известен като тринитит, в който също са откривани редки кристални структури.
Възможна следа към нови материали
Необичайната атомна подредба може да даде на учените насока за разработването на нови сплави на основата на желязото. Многокомпонентните материали могат да притежават висока механична здравина, устойчивост на корозия и стабилност при екстремни температури.
Това обаче не означава, че откритата сплав вече може да бъде произведена и използвана. Точните условия, при които се е формирала, остават неизвестни, а възпроизвеждането им по безопасен и контролиран начин ще бъде сериозно научно предизвикателство.
Находката може да бъде полезна и за ядрената криминалистика. Анализът на подобни микроскопични отломки позволява да се възстановят температурата, химичният състав и част от процесите при дадена ядрена експлозия.
„Откритието показва, че явленията, свързани с ядрената плазма, могат да стабилизират сложни метални фази, и подчертава ролята на отломките от атомни взривове като естествена лаборатория за откриване на нови материали“, заключават авторите.
Зад научното откритие остава трагедията, породила тези необичайни частици. Материалът е възникнал при унищожаването на Хирошима и днес носи едновременно информация за непознати физични процеси и микроскопична следа от една от най-разрушителните атаки в човешката история.
