Википедия

Тринитит

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 августа 2022 года; проверки требуют 14 правок.

Тринитит, также известный как атомит или стекло Alamogordo[1][2] — стекловидный материал, оставшийся в пустыне после испытания атомной бомбы Тринити 16 июля 1945 года около Аламогордо, Нью-Мексико. Образован в основном из расплавленного атомным взрывом аркозового песка, состоящего из зерен кварца и полевого шпата (как микроклин, так и меньшее количество плагиоклаза с небольшим количеством кальцита, роговой обманки и авгита в матрице песчаной глины).[3] Материал был впервые описан в журнале en:American Mineralogist в 1948 году[4].

Обычно он светло-зеленый, хотя цвета могут варьироваться[4], встречаются красные и чёрные оттенки.[5] Умеренно радиоактивен, но безопасен в обращении.[6][7][8]

В конце 1940-х — начале 1950-х годов образцы были собраны и проданы коллекционерам минералов в качестве новинки. Остатки материала все еще находят на месте испытания, по состоянию на 2019 год,[9] хотя большая часть его была собрана бульдозерами и захоронена по решению Комиссии по атомной энергии США в 1953 году.[10]

Куски Тринитита
Тринитит

Формирование

править

В 2005 году на территории Los Alamos National Laboratory Роберт Гермес и Уильям Стрикфаден заявили, что большая часть минерала была сформирована из песка, который конденсировался внутри самого огненного шара, а затем оседал в жидкой форме.[11] В статье 2010 года в Geology Today Нельсон Эби из Массачусетского университета в Лоуэлле и Роберт Хермес описали тринитит:

Внутри стекла содержатся расплавленные частицы исходной атомной бомбы, а также поддерживающие конструкции и различные радионуклиды, образовавшиеся во время взрыва. Само стекло удивительно сложное в масштабе от десятков до сотен микрометров; кроме расплава стекла различного состава, оно также содержит зерна нерасплавленного кварца. Перенос расплавленного материала по воздуху приводил к образованию частиц в форме сфер и гантелей. Подобные стекловидные образования формируются во время всех наземных ядерных взрывов и содержат информацию, которая может быть использована для идентификации атомного устройства.[12]

Эти доказательства были поддержаны F. Belloni et al. в исследовании 2011 года, основанном на методах ядерной визуализации и спектрометрии.[13] Исследователи предположили, что зеленый тринитит содержит материал из опорной конструкции бомбы, в то время как красный тринитит содержит материал, происходящий из медной электропроводки.[14]

Стекло было описано как «объект толщиной от 1 до 2 сантиметров, с верхней поверхностью, отмеченной очень тонкой россыпью пыли, которая упала на него во время, когда оно все еще было расплавленным. На дне более толстая пленка частично расплавленного материала, переходящего в почву, из которой оно было получено. Стекло имеет бледно-зеленый цвет, а материал чрезвычайно везикулярный, с размером пузырьков почти до полной толщины образца».

Приблизительно 4,3 × 1019 эрг или 4,3 × 1012 джоулей тепловой энергии пошло на формирование стекла. Температура, необходимая для плавления песка в наблюдаемую форму стекла, составляла около 1470 градусов по Цельсию и, следовательно, это минимальная температура, воздействию которой подвергался песок.[15] Материал, попавший в огненный шар, был расплавлен в течение 2-3 секунд, прежде чем стал вновь затвердевать.[16] Относительно летучие элементы, такие как цинк, обнаруживаются в количествах, которые тем меньше, чем ближе образованный тринитит расположен к эпицентру взрыва; чем выше температура — тем больше они испаряются и не улавливаются по мере повторного затвердевания материала.[17]

В результате взрыва большое количество тринитита было разбросано по кратеру[18], а в сентябре 1945 года журнал «Тайм» написал, что это место приобрело вид «озера из зеленого нефрита», где «стекло принимает странные формы — кривые шарики, узловатые листы толщиной в четверть дюйма, разбитые, тонкостенные пузыри, зеленые, похожие на червя формы».[2] Присутствие округлых, похожих на бусинки форм предполагает, что часть материала расплавилась после того, как была поднята в воздух, а не переплавлялась оставшись на уровне земли.[14] Остальной тринитит образовался на поверхности и содержит включения прессованного песка.[16] Этот тринитит быстро охладился на своей верхней поверхности, в то время как нижняя поверхность была перегретой.[19]

Состав

править
 
Почти полый образец тринитита с задней подсветкой, чтобы показать свет, проходящий через материал
 
Уровни радиоактивности Тринитита, от двух разных образцов, измеренные с помощью гамма-спектроскопии[20]

Хаотический характер создания тринитита привел к вариациям как в структуре, так и в точном составе.[16]

Объект описывается как "слой толщиной от 1 до 2 сантиметров, с верхней поверхностью, отмеченной очень тонкой россыпью пыли, которая упала на него, пока он находился в расплавленном состоянии. Внизу находится более толстая пленка частично расплавленного материала, неоднородно сплавившаяся с исходной почвой. Цвет стекла — бледно-бутылочно-зеленый, а материал чрезвычайно везикулярный с размером пузырьков, доходящим почти до полной толщины образца "[3]. Формы тринитита — зеленые обломки толщиной 1-3 см, гладкие с одной стороны и шероховатые с другой; это тринитит, который охладился после приземления еще в расплавленном состоянии на грунт.[19][21]

Около 30 % объёма тринитита представляет собой пустое пространство, хотя точные значения сильно различаются между образцами. Тринитит также имеет различные другие дефекты, такие как трещины.[16] В тринитите, который остыл после выпадения, гладкая верхняя поверхность содержит большое количество мелких пузырьков, в то время как нижний шероховатый слой имеет меньшую плотность пузырьков, но они более крупные.[19] Тринитит, преимущественно, щелочной.[21]

Одним из наиболее необычных изотопов, обнаруженных в тринитите, является продукт активации нейтронов бария, барий в устройстве Тринити находился в составе Боратола, «медленной взрывной линзы», используемой в устройстве активации.[22] Кварц — единственный сохранившийся минерал в большинстве тринититов.[16]

Тринитит низкорадиоактивен, и безопасен в обращении, если исключить проглатывание.[2] Он по-прежнему содержит радионуклиды 241Am, 137Cs и 152Eu в связи с тем, что Тринити была плутониевой.[21]

Вариации

править

Существует две формы тринититового стекла с разными показателями преломления. Стекло с более низким показателем преломления состоит в основном из диоксида кремния, а вариант с более высоким показателем имеет смешанные компоненты. Красный тринитит существует в обоих вариантах и дополнительно содержит стекло, богатое медью, железом и свинцом, а также металлические глобулы.[4] Черный цвет тринитита обусловлен высоким содержанием железа.[5]

В исследовании, опубликованном в 2021 году, было обнаружено, что образец красного тринитита содержит ранее неизвестные сложные квазикристаллы, самый старый из известных искусственных квазикристаллов, с группой симметрии в форме икосаэдра[23]. Он состоит из железа, кремния, меди и кальция.[18] Структура квазикристалла демонстрирует пятикратную вращательную симметрию, которая не может образоваться естественным образом.[23] Исследование квазикристаллов было проведено геологом Лукой Бинди из Университета Флоренции и Полом Стейнхардтом, после того как они предположили, что красный тринитит, вероятно, содержит квазикристаллы, поскольку они часто содержат элементы, которые редко объединяются.[18][24] Структура имеет формулу Si61Cu30Ca7Fe2.[23] Одно зерно размером 10μm было обнаружено после десяти месяцев работы по исследованию шести небольших образцов красного тринитита.[18][24][25]

Ядерная криминалистика

править
 
Ядерный гриб, через секунду после детонации.

В исследовании 2010 года, опубликованном в журнале с открытым доступом Proceedings of the National Academy of Sciences, изучалась потенциальная ценность тринитита для ядерной криминалистики.[26] До этого исследования предполагалось, что компоненты тринитита сливаются идентично, и их первоначальный состав не может быть определен. Исследование показало, что стекло от ядерных взрывов может предоставить информацию об устройстве и связанных с ним компонентах, таких как упаковка.[27]

В течение 2010-х годов были потрачены миллионы долларов на исследование тринитита, чтобы лучше понять, какая информация содержится в этом стекле, которая может быть использована для понимания ядерного взрыва, вызвавшего их.[28] Команда разработчиков предположила, что тринититный анализ 2010 года будет полезен для выявления виновных в будущей ядерной атаке.[27][29]

Исследователи, участвовавшие в открытии квазикристалла, предположили, что их работа может улучшить усилия по исследованию распространения ядерного оружия, поскольку квазикристаллы не распадаются, в отличие от других доказательств, полученных в результате испытаний ядерного оружия.[23] Тринитит был выбран в качестве объекта исследования отчасти из-за того, насколько хорошо задокументировано ядерное испытание учеными того времени[17]. В исследовании 2015 года, опубликованном в «Журнале радиоаналитической и ядерной химии», финансируемом Национальным управлением ядерной безопасности, описан метод, с помощью которого можно намеренно синтезировать тринититоподобное стекло для использования в качестве испытуемых для новых методов ядерной криминалистики.[16] Лазерная абляция была впервые успешно использована для идентификации изотопной сигнатуры, уникальной для урана внутри бомбы, по образцу тринитита, продемонстрировав эффективность этого более быстрого метода[30].

Антропогенные минералы типа тринитита

править

Иногда название тринитит широко применяется ко всем стеклянным остаткам испытаний ядерной бомбы, а не только к испытанию Тринити.

Черные стекловидные фрагменты оплавленный песок, затвердевший в результате взрыва, был описан на французском полигоне в Алжире(Регган).

Харитончик

править

Харитончик (множественное число: харитончики) — аналог тринитита, обнаруженный на Семипалатинском полигоне, в Казахстане, на местах советских атмосферных ядерных испытаний. Этот пористый черный материал, чаще всего имеющий форму окатышей, назван в честь одного из ведущих советских ученых, занимавшихся ядерным оружием, Юлия Борисовича Харитона.

Хиросимиты

править

Мелкие стекловидные образования, образовавшиеся при ядерном взрыве в Хиросиме. Были обнаружены вместе с песком на пляже в Хиросиме, и детально исследованы. Как правило, эти маленькие образования имеют сферическую или близкую к сферической форму, подобно свинцовой дроби, что говорит о выпадении осадков в виде расплавленной стекловидной массы после ядерного взрыва. Подобно тринититу, обладают слабой радиоактивностью.

Природные тринититоподобные минералы

править

Тринитит, как и несколько подобных природных минералов, представляет собой расплавленное стекло:

Фульгуриты

править

Хотя тринитит и подобные материалы являются антропогенными, фульгуриты обнаружены во многих подверженных грозам регионах и в пустынях, представляют собой полые или твердые стекловидные естественные формы, слитки, капли, комки, корки, или дендральные структуры, состоящие из кварцевого песка, кремнезема, камня, калича, биомассы, глины или других типов почв и отложений. Образуются в результате ударов молнии. В обиходе более известны, как чёртовы пальцы.

Ударное стекло

править

Ударное стекло, материал, похожий на тринитит, может образоваться при ударах метеорита. Импактит.

Культурное влияние

править
 
Табличка с объявлением, неподалёку от места взрыва.

Первоначально тринитит не считался чем-то выдающимся, в контексте ядерных испытаний и продолжающейся холодной войны, но когда противостояние завершилось, посетители стали обращать внимание на стекло и собирать его в качестве сувениров.[2]

Некоторое время считалось что песок пустыни просто растаял от прямого теплового излучения огненного шара и не был особенно опасен. Таким образом, в 1945 году он был продан как подходящий для использования в ювелирных изделиях в 1945[31][32], и 1946 годах.[2]

В настоящее время незаконно забирать оставшийся материал с этого места, большая часть которого была удалена правительством США и захоронена в другом месте в Нью-Мексико; однако материал, который был взят до этого запрета, все еще находится в руках коллекционеров и на законных основаниях доступен в магазинах минерального сырья.[2][28] Среди коллекционеров есть много известных подделок. В этих подделках используются различные средства для придания стекловидно-зеленому виду кремнезема, а также для достижения умеренной радиоактивности; однако только тринитит от ядерного взрыва будет содержать определенные продукты нейтронной активации, которых нет в естественно радиоактивных рудах и минералах. Гамма-спектроскопия позволяет сузить круг потенциальных ядерных взрывов, в результате которых образовался тот или иной материал.[5][33]

Образцы тринитита можно найти в Смитсоновском национальном музее естественной истории[2], Музее наследия в Нью-Мексико[34] и в Музее стекла в Корнинге[en][35]; в Национальном музее атомных испытаний[en] находится пресс-папье, содержащее тринитит[36]. За пределами США, тринитит есть в коллекции Британского музея науки[37], а так же Канадском военном музее[38].

Аналогичные тринититу кристаллы образовывались в результате других ядерных испытаний, в том числе и советских. С. А. Зеленцов так описывал увиденное во время Тоцких испытаний: «Непосредственно в зоне, примыкающей к эпицентру взрыва, земля была покрыта тонкой стекловидной коркой расплавленного песка, хрустящей и ломающейся под ногами, как тонкий ледок на весенних лужах после ночного заморозка». Аналогичные наблюдения с дополнением дал В. Ф. Балуев: «Природа тоже отреагировала незамедлительно: через полчаса после взрыва началась сильная песчаная буря, ветер был такой силы, что песок, превратившийся в стекло, царапал кожу, как наждак».

Смотри так же

править

Ссылки

править
  1. ↑ Giaimo, Cara (Июнь 30, 2017). "The Long, Weird Half-Life of Trinitite". Atlas Obscura (англ.). Архивировано 28 сентября 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Rhodes, Richard (September 2019). "A Chunk of Trinitite Reminds Us of the Sheer, Devastating Power of the Atomic Bomb". Smithsonian Magazine. Архивировано 20 октября 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  3. ↑ 1 2 Optical properties of glass from Alamogordo, New Mexico. Дата обращения: 3 октября 2021. Архивировано 22 июля 2012 года.
  4. ↑ 1 2 3 G. Nelson Eby1, Norman Charnley, Duncan Pirrie, Robert Hermes, John Smoliga, and Gavyn Rollinson Trinitite redux: Mineralogy and petrology Архивная копия от 22 июля 2021 на Wayback Machine American Mineralogist, Volume 100, pages 427—441, 2015
  5. ↑ 1 2 3 Williams, Katie (2017-11-02). "The beauty created by the 'Destroyer of Worlds'". The University of New Mexico Newsroom. Архивировано 2 августа 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  6. ↑ Kolb, W. M., and Carlock, P. G. (1999). Trinitite: The Atomic Age Mineral.
  7. ↑ Trinitite. Health Physics Historical Instrumentation Museum Collection. Oak Ridge Associated Universities. Дата обращения: 24 июля 2020. Архивировано 8 мая 2013 года.
  8. ↑ Analyzing Trinitite Архивная копия от 13 апреля 2020 на Wayback Machine, Hunter Scott.
  9. ↑ Burge, David (2018-04-04). "Have a blast: Trinity Site allows public to visit where first atomic bomb was tested". The El Paso Times. Дата обращения: 27 мая 2021.
  10. ↑ Carroll L. Tyler, AEC letter to the Governor of New Mexico, July 16, 1953. Nuclear Testing Archive, NV0103562: https://www.osti.gov/opennet/detail?osti-id=16166107 Архивная копия от 16 июля 2019 на Wayback Machine
  11. ↑ Hermes, Robert; Strickfaden, William (2005). "New Theory on the Formation of Trinitite". Nuclear Weapons Journal. Архивировано из оригинала 26 июля 2008. Дата обращения: 17 марта 2014.
  12. ↑ Eby, N.; Hermes, R.; Charnley, N.; Smoliga, J. (2010-09-24). "Trinitite—the atomic rock". Geology Today. 26 (5): 180—185. doi:10.1111/j.1365-2451.2010.00767.x.
  13. ↑ Belloni, F.; Himbert, J.; Marzocchi, O.; Romanello, V. (2011). "Investigating incorporation and distribution of radionuclides in trinitite". Journal of Environmental Radioactivity. 102 (9): 852—862. doi:10.1016/j.jenvrad.2011.05.003. PMID 21636184.
  14. ↑ 1 2 Powell, Devin (2013-06-18). "Riddle of the sands scattered around Trinity atomic test site". The Guardian. Архивировано 23 мая 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  15. ↑ INTERIM REPORT OF CDC'S LAHDRA PROJECT – Appendix N. pg 38. Архивировано из оригинала 17 марта 2014 года.
  16. ↑ 1 2 3 4 5 6 Joshua J. Molgaard, John D. Auxier, Andrew V. Giminaro, C. J. Oldham, Matthew T. Cook, Stephen A. Young, and Howard L. Hall (2015-01-20). "Development of synthetic nuclear melt glass for forensic analysis". The Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. Vol. 304, no. 3. pp. 1293—1301. doi:10.1007/s10967-015-3941-8. PMC 4514012. PMID 26224989.{{cite news}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)
  17. ↑ 1 2 Crane, Leah (2017-02-08). "Glass from nuclear test site shows the moon was born dry". New Scientist. Архивировано 21 сентября 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  18. ↑ 1 2 3 4 Castelvecchi, Davide (2021-05-17). "First nuclear detonation created 'impossible' quasicrystals". Nature. Архивировано 3 октября 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  19. ↑ 1 2 3 Patrick H. Donohue, Antonio Simonetti (2016-01). "Vesicle Size Distribution as a Novel Nuclear Forensics Tool". PLoS One. Архивировано 4 июня 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  20. ↑ Parekh, P. P.; Semkow, T. M.; Torres, M. A.; Haines, D. K.; Cooper, J. M.; Rosenberg, P. M.; Kitto, M. E. (2006). "Radioactivity in Trinitite six decades later". Journal of Environmental Radioactivity. 85 (1): 103—120. CiteSeerX 10.1.1.494.5179. doi:10.1016/j.jenvrad.2005.01.017. PMID 16102878.
  21. ↑ 1 2 3 D. J. Bailey, M. C. Stennett, B. Ravel, D. E. Crean, N. C. Hyatt (2019-04-26). "A synchrotron X-ray spectroscopy study of titanium co-ordination in explosive melt glass derived from the trinity nuclear test". RSC Advances. Архивировано 24 мая 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.{{cite news}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)
  22. ↑ Parekh, P. P.; Semkow, T. M.; Torres, M. A.; et al. (2006). "Radioactivity in trinitite six decades later". Journal of Environmental Radioactivity. 85 (1): 103—120. CiteSeerX 10.1.1.494.5179. doi:10.1016/j.jenvrad.2005.01.017. PMID 16102878.
  23. ↑ 1 2 3 4 Mullane, Laura (2021-05-18). "Newly discovered quasicrystal was created by the first nuclear explosion at Trinity Site". Phys.org. Архивировано 21 июня 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  24. ↑ 1 2 Privitera, Salvo (2021-05-24). "Un 'quasicristallo' impossibile è stato trovato nel luogo del primo test nucleare". Everyeye Tech (итал.). Архивировано 24 мая 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  25. ↑ Zimmer, William (2021-05-19). "Des chercheurs découvrent un " quasi-cristal " formé lors de l'explosion de la première bombe nucléaire". Tom's Guide (фр.). Архивировано 24 мая 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  26. ↑ Spotts, Pete (2010-11-12). "Scientists use 'trinitite' from 1945 to help decode nuclear blasts". The Christian Science Monitor. Архивировано 24 мая 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  27. ↑ 1 2 "Nuclear debris could reveal clues of bomb's origin". BBC. 2010-11-08. Архивировано 3 октября 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  28. ↑ 1 2 Geuss, Martin (2014-01-09). "Trinitite: The radioactive rock buried in New Mexico before the Atari games". Ars Technica. Архивировано 21 мая 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  29. ↑ Johnston, Casey (2010-11-11). "Nuclear debris carries signatures of bomb that caused it". Ars Technica. Архивировано 3 октября 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  30. ↑ Scoles, Sarah (2018-11-06). "How a Uranium Hunter Sniffs Out Nuclear Weapons". Wired. Архивировано 21 сентября 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  31. ↑ Steven L. Kay — Nuclearon — Trinitite varieties. Дата обращения: 3 октября 2021. Архивировано 19 октября 2021 года.
  32. ↑ INTERIM REPORT OF CDC'S LAHDRA PROJECT – Appendix N. pg 39, 40. Архивировано из оригинала 17 марта 2014 года.
  33. ↑ "Authenticating Trinitite nearly 70 years later". Enformable. 2014-07-10. Архивировано 24 мая 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  34. ↑ Gomez, Adrian (February 16, 202). "Meanwhile, back at the ranch". The Albuquerque Journal. Архивировано 3 октября 2021. Дата обращения: 3 октября 2021.
  35. ↑ 5 Bits of Trinitite Glass Архивная копия от 25 июня 2021 на Wayback Machine from the Corning Museum of Glass website. Accessed on June 4, 2021
  36. ↑ Manhattan Project Artifacts Архивная копия от 5 июня 2021 на Wayback Machine from the National Atomic Testing Museum's website. Accessed on June 4, 2021
  37. ↑ Science Museum Group. Specimen of sand melted by the explosion of the first test atomic bomb, New Mexico, July 1945. 1946-182Science Museum Group Collection Online. Accessed June 4, 2021. https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co5565/specimen-of-sand-melted-by-the-explosion-of-the-first-test-atomic-bomb-new-mexico-july-1945-trinitite-mineral-specimens Архивная копия от 14 июня 2021 на Wayback Machine.
  38. ↑ TRINITITE FRAGMENT Архивная копия от 4 июня 2021 на Wayback Machine from the Canadian War Museum’s website. Accessed on June 4, 2021
Источник — https://ru.wiki.x.io/w/index.php?title=Тринитит&oldid=142117321