一种新发现的准晶体形成于第一次原子弹试验中的Trinitite,其中含有一种有序但不重复的材料。

在第一次原子弹试验中形成了新的准晶体

在一瞬间,原子弹摧毁了一切。它所坐落的塔和周围的铜线:全部化为灰烬。下方的沙漠:融化了。在1945年7月第一次原子弹试验的余波中,所有这些残骸融合在一起,使新墨西哥州试验场的地面覆盖着一种玻璃状物质,现在称为Trinitite。高温和高压有助于在一片Trinitite中形成一种不寻常的结构,这是一颗仅有10微米大小的材料颗粒,比一颗红血球稍大。

科学家17日在《美国国家科学院院刊》杂志上报告说,这颗颗粒含有一种罕见的物质,叫做准晶体,诞生于核时代开始的那一刻。普通的晶体是由锁定在规则格子中的原子组成的,而准晶体的结构则是有序的,但不重复。这意味着准晶体可能具有普通晶体所不具备的特性。准晶体最早是在1980年代在实验室中发现的,也出现在天然的陨石中。这种新发现的准晶体来自新墨西哥州试验场,是人类所知道的最古老的人造物质。

在第一次原子弹试验中形成了新的准晶体

Trinitite这个名字来自于那次核试验,被命名为“三一”,在那里大量生产了这种物质。洛斯阿拉莫斯国家实验室的荣休主任、研究报告的共同作者Terry Wallace地球物理学家说:“你现在仍然可以在eBay上买到大量的这种物质。”但是,他指出,研究团队研究的Trinitite是一种更罕见的品种,叫做红色Trinitite。大多数Trinitite都带有绿色的色调,但红色Trinitite含有铜,是从地面延伸到原子弹的电线的残余物。准晶体倾向于出现在经历了猛烈撞击的材料中,通常涉及金属。红色Trinitite同时符合这两个标准。

但是,研究团队首先得找到一些材料。“我花了好几个月的时间四处打听红色Trinitite,”普林斯顿大学理论物理学家Paul Steinhardt说。但是,斯坦哈特并不气馁,他以追寻准晶体而闻名,曾经远赴西伯利亚(SN:2/19/19)。最后,佛罗伦萨大学的矿物学家Luca Bindi从一位Trinitite专家那里获得了一些样品,并开始与研究团队合作。随后,费力的工作开始了,宾迪说,他“查看了样品中的每一个微小的微粒”。最终,宾迪提取出了这枚微小的颗粒。通过将X射线散射到它上面,研究人员发现这种材料具有一种只在准晶体中发现的对称性。

加州理工学院的矿物学家Chi Ma说,这种由硅、铜、钙和铁组成的新准晶体是“科学上的崭新发现”,他没有参与这项研究。“这是一个相当酷和令人兴奋的发现。”他说。

未来,寻找准晶体的任务可以研究其他经历了严酷打击的材料,比如撞击坑或闪电击中土壤时形成的熔结结构。

这项研究表明,核时代诞生的物质仍然具有科学价值,马里兰大学材料科学家Miriam Hiebert曾分析过其他核历史重要时刻的物质。她说:“历史文物和材料不仅仅是收藏家们的奇特之物,它们也具有真正的科学价值。”

本文译自 sciencenews,由 BALI 编辑发布。

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