تم تشكيل شبه بلوري “مستحيل” في أول تجربة للقنبلة النووية في العالم

في الساعة 5:29 من صباح يوم 16 يوليو / تموز 1945 ، في ولاية نيو مكسيكو ، صنعت شريحة مروعة من التاريخ.

تمزق هدوء الفجر عندما فجر جيش الولايات المتحدة جهازًا لانفجار البلوتونيوم يُعرف باسم الأداة – وهو أول اختبار في العالم لقنبلة نووية ، يُعرف باسم اختبار ترينيتي. هذه اللحظة ستغير الحرب إلى الأبد.

أدى إطلاق الطاقة ، الذي يعادل 21 كيلو طن من مادة تي إن تي ، إلى تبخير برج الاختبار الذي يبلغ ارتفاعه 30 مترًا (98 قدمًا) وأميالًا من الأسلاك النحاسية التي تربطه بأجهزة التسجيل. صهرت كرة النار الناتجة البرج والنحاس مع الأسفلت ورمل الصحراء بالأسفل في زجاج أخضر – معدن جديد يسمى ترينيتيت.

بعد عقود ، اكتشف العلماء سرًا مخفيًا في قطعة من هذا الترينيتيت – وهو شكل نادر من المادة يُعرف باسم شبه البلورة ، كان يُعتقد أنه مستحيل.

“تتشكل البلورات شبه البلورية في البيئات القاسية التي نادرًا ما توجد على الأرض ،” أوضح الجيوفيزيائي تيري والاس من مختبر لوس ألاموس الوطني.

“إنها تتطلب حدثًا مؤلمًا مصحوبًا بصدمة شديدة ودرجة حرارة وضغط. لا نرى ذلك عادةً ، إلا في شيء دراماتيكي مثل انفجار نووي.”

تخضع معظم البلورات ، من ملح الطعام المتواضع إلى أصعب الألماس ، لنفس القاعدة: يتم ترتيب ذراتها في بنية شبكية تتكرر في الفضاء ثلاثي الأبعاد. تكسر البلورات شبه البلورية هذه القاعدة – فالنمط الذي تنتظم فيه ذراتها لا يتكرر.

عندما ظهر المفهوم لأول مرة في العالم العلمي في عام 1984 ، كان يعتقد أن هذا هو الحال مستحيل: كانت البلورات إما مرتبة أو مضطربة ، مع عدم وجود بينهما. ثم تم العثور عليها في الواقع ، تم إنشاؤها في ظروف معملية وفي البرية – داخل نيازك عميقة ، تم تشكيلها بواسطة صدمة ديناميكية حرارية من أحداث مثل تأثير السرعة الفائقة.

READ  الآلاف مهووسون بهذا المشروع الحرفي المصنوع يدويًا لتحويل الجرار الزجاجية غير المرغوب فيها إلى مزهريات أنيقة

مع العلم أن الظروف القاسية مطلوبة لإنتاج أشباه البلورات ، قرر فريق من العلماء بقيادة الجيولوجي لوكا بيندي من جامعة فلورنسا بإيطاليا إلقاء نظرة فاحصة على الترينيتيت.

لكن ليس الأشياء الخضراء. على الرغم من أنها غير شائعة ، فقد رأينا ما يكفي من أشباه البلورات لنعلم أنها تميل إلى دمج المعادن ، لذلك ذهب الفريق للبحث عن شكل نادر جدًا من المعدن – الترينيتيت الأحمر ، بالنظر إلى لونه من خلال الأسلاك النحاسية المبخرة المدمجة فيه.

باستخدام تقنيات مثل المسح المجهري الإلكتروني وحيود الأشعة السينية ، قاموا بتحليل ست عينات صغيرة من ثلاثي البوتاسيوم الأحمر. أخيرًا ، حصلوا على نجاح في إحدى العينات – حبة صغيرة من 20 جانبًا من السيليكون والنحاس والكالسيوم والحديد ، مع تناظر دوران خماسي مستحيل في البلورات التقليدية – “نتيجة غير مقصودة” لإثارة الحروب.

“هذا شبه البلورة رائع في تعقيده – لكن لا أحد يستطيع أن يخبرنا حتى الآن عن سبب تشكله بهذه الطريقة ،” قال والاس.

“ولكن في يوم من الأيام ، سيكتشف عالم أو مهندس ذلك وستُرفع المقاييس عن أعيننا وسيكون لدينا تفسير ديناميكي حراري لإنشائه. ثم ، آمل ، يمكننا استخدام هذه المعرفة لفهم الانفجارات النووية بشكل أفضل و يؤدي في النهاية إلى صورة أكثر اكتمالاً لما تمثله التجربة النووية “.

يمثل هذا الاكتشاف أقدم بلورات شبه بلورية بشرية المنشأ ، وهو يشير إلى أنه قد تكون هناك مسارات طبيعية أخرى لتشكيل البلورات شبه البلورية. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون فولجورات الرمل المنصهر المصنوع من الصواعق والمواد من مواقع تأثير النيازك مصدرًا لأشباه البلورات في البرية.

وقال الباحثون إن البحث يمكن أن يساعدنا أيضًا في فهم أفضل للتجارب النووية غير المشروعة ، بهدف نهائي هو الحد من انتشار الأسلحة النووية. يمكن أن تكشف دراسة المعادن المزورة في مواقع التجارب النووية الأخرى عن المزيد من أشباه البلورات ، والتي يمكن أن تكون خصائصها الديناميكية الحرارية أداة للطب الشرعي النووي.

READ  اكتشف معظم الثقب الأسود فائق الكتلة على الإطلاق قوى كوازار بعيد ويسلط الضوء على الكون المبكر - RT World News

“إن فهم الأسلحة النووية للدول الأخرى يتطلب أن يكون لدينا فهم واضح لبرامج التجارب النووية الخاصة بهم ،” قال والاس.

“نحن عادةً نحلل الحطام والغازات المشعة لفهم كيفية صنع الأسلحة أو المواد التي تحتوي عليها ، ولكن هذه البصمات تتحلل. يمكن أن تخبرنا شبه البلورة التي تشكلت في موقع انفجار نووي أنواعًا جديدة من المعلومات – وهم” سأبقى إلى الأبد “.

تم نشر البحث في PNAS.

You May Also Like

About the Author: Fajar Fahima

"هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز."

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *