Физики нашли неизвестное ранее вещество, рождённое атомной бомбардировкой Хиросимы

Летом 1945 года атомные бомбы обрушились на японские города Хиросиму и Нагасаки. За считанные секунды взрывы превратились в расширяющиеся огненные шары, полностью изменившие ландшафт. Спустя 80 лет учёные всё ещё обнаруживают неожиданные последствия этих взрывов.

В статье, опубликованной в журнале Science Advances, описано открытие ранее неизвестного сплава с высоким содержанием кремния, образовавшегося при атомной бомбардировке Хиросимы.

Согласно работе, это кристаллическое соединение представляло собой многокомпонентный сплав, то есть смесь пяти или более основных металлических элементов.

Автор исследования Лука Бинди ранее возглавлял проект, в рамках которого был обнаружен новый кристалл, сформировавшийся после испытания "Тринити" в рамках Манхэттенского проекта. Подобные экстремальные события создавали совершенно новые типы химических соединений, не просто деформируя материалы, а формируя сложные структуры с уникальным составом.

Бинди, геолог и кристаллограф из Флорентийского университета в Италии, рассказал Gizmodo:

Мы обнаружили ранее неизвестный многокомпонентный сплав с высоким содержанием кремния внутри микроскопической сферулы, образовавшейся во время атомного взрыва в Хиросиме. Вместе с нашими более ранними находками в обломках "Тринити" это открытие говорит о том, что экстремальные, быстро охлаждающиеся среды могут систематически исследовать необычные области структурного и химического фазового пространства.

Бомбардировка Хиросимы и испытание "Тринити" представляют собой экстремальные условия, которые трудно воспроизвести по очевидным причинам практичности и этики. При этом оба события действительно произошли и породили условия, сравнимые по своей природе с гиперскоростными столкновениями планет, ударами метеоритов и разрядами молний, как отмечает команда в статье.

Когда атомная бомба взорвалась над Хиросимой, детонация создала кипящий огненный шар с температурой свыше 7000 градусов Цельсия. Он испарил здания, почву, металл, стекло и воду, превратив всё в хаотичный вихрь плазмы.

Разрушения на этом не закончились. Согласно работе, событие породило горячие металлические "капли", пронизавшие воздух, которые получили название "хиросимаиты" и в итоге осели в каждом уголке разрушенного города.

После обнаружения нового кристалла, созданного испытаниями "Тринити", Бинди с коллегами задались вопросом, могли ли осадки Хиросимы привести к чему-то похожему. В новом исследовании команда изучила 34 хиросимаита с помощью микроскопии и химического анализа.

Затем учёные применили рентгеновскую дифракцию для определения атомных структур отобранных образцов, размер которых составлял всего около 10 микрометров. Для сравнения, диаметр красных кровяных телец человека составляет примерно 7,8 микрометра.

Среди образцов команда обнаружила крошечный сплав, содержащий разнообразные металлы, включая железо, никель, кремний и алюминий. Иными словами, это элементы из испарившихся остатков зданий, попавших под ядерный взрыв.

Несмотря на химическую сложность, атомная структура оказалась строго упорядоченной, причём в мельчайшем зерне размером всего в несколько микрометров. Это демонстрирует, как ядерные детонации могут создавать сложные упорядоченные кристаллические сплавы, а не просто расплавлять или деформировать существующие материалы.

По сравнению с "Тринити", бомбы над Хиросимой были взорваны на гораздо большей высоте, что привело к физическим различиям между кристаллами, сформированными в каждом из событий. Бинди пояснил, что малые соединения удивительным образом зафиксировали значимые детали взрывов, которые сами по себе длились лишь пару секунд.

С точки зрения "ядерной криминалистики" эти соединения кодируют диагностическую информацию о материалах устройства, местной среде и термохимических условиях во время детонации.

Более того, подобные сплавы обычно демонстрируют выдающуюся механическую прочность, термическую стабильность или коррозионную устойчивость. Так что имеет смысл рассмотреть систематические, этически и юридически регулируемые исследования таких экстремальных событий, поскольку они способны реально продвинуть наше понимание как исторических событий, так и неизвестных химических процессов в природе, аргументирует команда в статье.