اولین آزمایش بمب اتمی جهان ساختار شبه کریستالی عجیبی ایجاد کرد

07 اوت 1401 در 21:35

آزمایش بمب اتمی خود یک رویداد شگفت انگیز است، اما باید بدانید که یکی از نتایج آن تشکیل یک شبه کریستال عجیب و غیرعادی بود.

در ساعت 5:29 صبح 16 ژانویه 1945، صفحه ای وحشتناک به کتاب های تاریخ در ایالت نیومکزیکو اضافه شد. هنگامی که ارتش ایالات متحده یک وسیله انفجاری پلوتونیومی به نام “گجت” را منفجر می کند. اولین آزمایش بمب اتمی در تاریخ به نام “آزمایش ترینیتی” آرامش سپیده دم را در هم شکست. از آن لحظه جنگ های آینده برای همیشه تغییر کردند.

انتشار انرژی معادل یک انفجار 21 کیلوتنی TNT باعث تبخیر برج آزمایشی 30 متری (98 فوت) و چندین مایل سیم مسی شد که برج را به تجهیزات ضبط وصل می کرد. گلوله آتشین حاصل، برج و مس را با آسفالت و شن بیابان ترکیب می‌کند تا شیشه سبز تولید کند. یک ماده معدنی جدید به نام ترینیتیت.

آزمایش بمب اتمی

اعضای پروژه منهتن که در نهایت موفق به ساخت بمب اتمی شدند

چند دهه بعد، دانشمندان رازی را کشف کردند که در قطعه ای از این عنصر سه گانه پنهان شده بود. شکل نادری از ماده به نام شبه کریستال که زمانی وجود آن غیرممکن بود.

تری والاس، ژئوفیزیکدان در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، سال گذشته توضیح داد:

شبه بلورها در شرایط و محیط های خاصی که به ندرت روی زمین وجود دارند تشکیل می شوند. آنها به یک رویداد آسیب زا با شوک، دما و فشار شدید نیاز دارند. ما معمولاً چنین شرایطی را در محیط طبیعی نمی بینیم. مگر در موارد بعید مانند آزمایش بمب اتمی.

بیشتر کریستال‌ها، از نمک معمولی تا سخت‌ترین الماس‌ها، از یک قانون پیروی می‌کنند: اتم‌های آن‌ها در یک ساختار شبکه‌ای منظم قرار گرفته‌اند که در فضای سه‌بعدی تکرار می‌شود. شبه کریستال ها این قانون را زیر پا می گذارند. الگویی که اتم های آنها را می سازد تکرار نمی شود.

  چرا بازی های وایکینگ ناگهان اینقدر محبوب شدند؟

در سال 1984، زمانی که این مفهوم برای اولین بار به دنیای علمی معرفی شد، تصور می‌شد که غیرممکن است: کریستال‌ها یا مرتب هستند یا بی‌نظم. حد وسطی وجود ندارد. این مواد عجیب از آن زمان هم در محیط‌های آزمایشگاهی و هم در طبیعت مشاهده شده‌اند، حتی در اعماق شهاب‌سنگ‌هایی که توسط شوک ترمودینامیکی ناشی از حوادثی مانند برخورد با سرعت بالا ایجاد شده‌اند.

تیمی از دانشمندان به سرپرستی لوکا بیندی زمین شناس از دانشگاه فلورانس در ایتالیا، با علم به اینکه شرایط سختی برای تولید شبه بلورها لازم است، تصمیم گرفتند نگاهی دقیق تر به سه گانه بیندازند.

اما سبزها نه. اگرچه آنها نیز نادر هستند، آزمایش های کافی با این شبه بلورها انجام شده است تا بدانیم که آنها تمایل به ترکیب با فلزات دارند. بنابراین تیم تحقیقاتی شکل بسیار کمیاب تری از این ماده معدنی را دنبال کردند: تری نیتیت قرمز. رنگ قرمز آن حاصل تبخیر مفتول های مسی و نفوذ به درون آنهاست.

آنها با استفاده از تکنیک هایی مانند میکروسکوپ الکترونی و پراش اشعه ایکس، شش نمونه کوچک از تری نیتیت قرمز را تجزیه و تحلیل کردند. در نهایت به یک مثال عینی برخورد کردند. یک دانه ریز 20 وجهی سیلیکون، مس، کلسیم و آهن با تقارن دورانی پنج برابر که در بلورهای معمولی غیرممکن است. پیامد ناخواسته و فوق العاده عجیب جنگ های بشری.

آزمایش بمب اتمی

اولین شبه کریستال کشف شده ناشی از یک انفجار اتمی

در سال 2021، پس از انتشار مطالعه این تیم، والاس توضیح داد: “این شبه کریستال فوق العاده پیچیده است، اما هنوز هیچکس نمی تواند توضیح دهد که چرا شکل گرفته است.”

  ایلان ماسک 1.1 میلیارد دلار از سهام تسلا را فروخت

اما سرانجام روزی فرا می رسد که یک دانشمند یا مهندس نخبه این راز را کشف کرده و توضیحی ترمودینامیکی برای ایجاد آن ارائه خواهد کرد. امیدوارم بتوانیم از این دانش برای درک بهتر انفجارهای هسته ای استفاده کنیم و در نهایت تصویر کامل تری از آنچه آزمایش بمب اتمی به همراه خواهد داشت، داشته باشیم.”

این کشف قدیمی ترین شبه بلور شناخته شده بشر است و نشان می دهد که ممکن است مسیرهای طبیعی دیگری برای تشکیل شبه بلور وجود داشته باشد. به عنوان مثال، فولگوریت های شن مذاب ناشی از برخورد صاعقه و مواد حاصل از برخورد شهاب سنگ می توانند منابع شبه بلورها در طبیعت باشند.

به گفته محققان، این تحقیقات می تواند به ما درک بهتری از آزمایش غیرقانونی بمب اتمی بدهد تا بتوانیم از گسترش سلاح های هسته ای جلوگیری کنیم. بررسی مواد معدنی تشکیل شده در سایر مناطق آزمایش هسته ای ممکن است به کشف شبه کریستال های بیشتری منجر شود. دانشمندان می توانند از خواص ترمودینامیکی آنها به عنوان ابزاری برای “آناتومی هسته ای” استفاده کنند.

والاس گفت: «درک تسلیحات هسته‌ای دیگر کشورها مستلزم درک روشنی از برنامه‌های آزمایش هسته‌ای آن‌ها است.

معمولاً ما زباله ها و گازهای رادیواکتیو را تجزیه و تحلیل می کنیم تا بفهمیم سلاح ها چگونه ساخته شده اند یا حاوی چه موادی هستند، اما این علائم به مرور زمان ناپدید می شوند. شبه بلورهای تشکیل شده در یک انفجار هسته ای می توانند اطلاعات بیشتری را ارائه دهند. علاوه بر این، آنها برای همیشه باقی می مانند و تجزیه نمی شوند.

  چگونه رمز عبور وای فای مخابراتی را تغییر دهیم؟ آموزش گام به گام و تصویری

نسخه کامل این مقاله تحقیقاتی در PNAS منتشر شده است.

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت توسط reCAPTCHA و گوگل محافظت می‌شود حریم خصوصی و شرایط استفاده از خدمات اعمال.