在第一次核爆炸的残骸中发现了最古老的人造准晶体

科学家在大约76年前第一次原子弹试验的残骸中发现了可能是最古老的合成准晶体。

该报告汇集了化学中两个最奇怪的现象。1945年7月16日，作为二战期间曼哈顿计划的一部分，“三位一体”试验在新墨西哥州沙漠进行，成为第一次核爆炸。在随后的爆炸中，以硅酸盐为基础的沙漠沙子颗粒被吸入爆炸的火球中，然后以一种叫做三原石的玻璃状矿物的形式落下。这些碎片通常是绿色的，但偶尔也会发现红色的三原石，这是由沙子与测试记录设备产生的氧化铜融合而成的。导致三原岩形成的确切条件尚不清楚，从沙漠中移走岩石仍然是一种犯罪。

现在，一个由地质学家领导的小组卢卡·宾迪来自意大利佛罗伦萨大学的理论物理学家保罗·斯坦哈特来自美国普林斯顿大学的科学家们报道了一种新的二十面体准晶体Si₆₁铜_30.Ca₇菲₂它是在一厘米长的红色三原石样本中发现的。准晶体是另一个科学难题。它们的原子结构是有序的，但它们的图案不像普通晶体那样重复。这被认为是不可能的，直到Dan Schechtman在1982年的发现获得了诺贝尔奖斯坦哈特建议将其命名为“准晶体”。

由于知道高温高压环境可以产生准晶体，研究小组决定研究三位一体试验的核爆炸碎片。由于大多数准晶体是金属合金，研究小组从样品中分离出12个“金属斑点”，并用x射线衍射对它们进行了检测。这揭示了一个金属液滴包含五重、三重和两重对称轴的结构——这种组合只能存在于准晶体中。

三位一体样品很可能是人类合成的第一个准晶体，尽管是在不知情的情况下。在三位一体试验之前，科学家们无法创造出这种材料形成所必需的极端环境。这项工作是继Bindi和Steinhardt发现第一个自然产生的准晶体二十面体₆₂铜₂₄菲₁₃)，于2010年在Khatyrka陨石中发现，该陨石可能可以追溯到太阳系的起源。

克洛伊Bonamici他是威斯康星大学麦迪逊分校专门研究同位素地球化学的助理教授，他说，这项工作支持了“核火球内部是一个非常不寻常的键合环境”的观点。她补充说:“这一发现也可能支持这样一种观点，即蒸汽和等离子体在核火球中凝结起了重要作用，因为许多人造准晶体是通过气相沉积和等离子体喷涂过程产生的。”

这一发现意味着其他原子试验场可能产生新的准晶体，帮助我们了解它们在自然界中是如何形成的，并让我们更清楚地了解核爆炸中起作用的复杂力量。“现在，”博纳米奇说，“准晶体是另一个更大谜团中的一个微小而诱人的谜团。”