Фото: Luca Bindi / Paul J. Steinhardt
Ученые США и Италии сообщили об открытии неизвестного ранее икосаэдрического квазикристалла Si61Cu30Ca7Fe2, образованного на месте взрыва первого ядерного устройства «Тринити» в Аламогордо, штат Нью-Мексико. «Невозможная» структура сформировалась из железа, кремния, меди и кальция, которые ранее входили в состав песка и кабелей, находившихся на месте взрыва. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Квазикристаллы нарушают правила кристаллографической симметрии, применимые к кристаллам с регулярной структурой. Новый образец был найден в образце красного тринитита — стекла, сплавленного из песка и меди из линий электропередач, используемых для ядерного испытания. На настоящий момент икосаэдрит Si61Cu30Ca7Fe2 является самым старым из известных антропогенных квазикристаллов. Условия, при которых кристалл сформировался, сопоставимы с теми, что характерны для термодинамики удара метеорита о земную поверхность, когда формируются природные квазикристаллы.
Для квазикристаллов характерна, например, пятиугольная симметрия, когда структура остается неизменной при вращении на 20 градусов. Впервые такая структура была обнаружена в 1982 году материаловедом Дэниэлем Шехтманом (Daniel Shechtman) из Израильского технологического института Технион. Квазикристалл был образован икосаэдрами, имеющими 20 граней. Поскольку математически пространство нельзя заполнить икосаэдрами, выводы Шехтмана поначалу встретили скепсис со стороны многих исследователей, однако в 2011 году ученый получил Нобелевскую премию по химии за открытие квазикристаллов.
В новой работе Пол Стейнхард (Paul Steinhardt) из Принстонского университета и его коллеги проанализировали образцы красного тринитита — вещества, получившегося при вплавлении атомов меди в обычный зеленый тринитит. Квазикристаллы обычно образуются из элементов, которые могут объединиться только в экстремальных условиях. Выявленный образец Si61Cu30Ca7Fe2 обладал той же симметрией, что и икосаэдрит Шехтмана.
По словам специалистов, квазикристаллы могут служить маркерами скрытых ядерных испытаний. Также они могут присутствовать в материалах, образовавшихся при ударе молнии в песок (фульгурит) и другие осадочные породы.
