Тринитит

Этот перевод статьи с другого языка требует улучшения (см. Рекомендации по переводу). Вы можете помочь улучшить перевод. Оригинал можно найти слева в списке языков. Статья, целиком являющаяся машинным переводом, может быть удалена на основании критерия быстрого удаления С2.

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]

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]

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]

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]

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].

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 (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.

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.

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

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

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».