Trinitiitti , joka tunnetaan myös nimellä atomiitti tai Alamogordo-lasi, [1] [2] on lasimainen materiaali, joka jäi erämaahan 16. heinäkuuta 1945 tehdyn Trinity -atomipommin kokeen jälkeen lähellä Alamogordoa , New Mexico . Muodostunut pääasiassa atomipuhallussulasta arkosihiekasta , joka koostuu kvartsin ja maasälpäjyvistä (molemmat mikrokliinistä ja pienemmästä määrästä plagioklaasia , jossa on pieniä määriä kalsiittia , sarvisekoitetta ja augiittia hiekkasavimatriisissa ).[3] Materiaali kuvattiin ensimmäisen kerran American Mineralogistissa vuonna 1948 [4] .
Se on yleensä vaaleanvihreä, vaikka värit voivat vaihdella [4] , ja esiintyy punaisia ja mustia sävyjä. [5] Kohtalaisen radioaktiivinen, mutta turvallinen käsitellä. [6] [7] [8]
1940-luvun lopulla ja 1950-luvun alussa näytteitä kerättiin ja myytiin uutena mineraalienkeräilijöille. Materiaalin jäänteitä löytyy edelleen testipaikalta vuodesta 2019 [9] , vaikka Yhdysvaltain atomienergiakomissio puskutti ja hävitti suuren osan siitä vuonna 1953. [kymmenen]
Vuonna 2005 Los Alamos National Laboratoryssa Robert Hermes ja William Strickfaden totesivat, että suurin osa mineraalista muodostui hiekasta, joka tiivistyi tulipallon sisällä ja asettui sitten nestemäiseen muotoon. [11] Geology Today -lehdessä vuonna 2010 julkaistussa artikkelissa Nelson Eby Massachusettsin yliopistosta Lowell ja Robert Hermes kuvasivat kolmiulotteista tulehdusta:
Lasin sisäpuolella on alkuperäisen atomipommin sulaneita hiukkasia sekä tukirakenteita ja erilaisia räjähdyksen aikana syntyneitä radionuklideja. Lasi itsessään on huomattavan monimutkainen asteikolla kymmenistä satoihin mikrometreihin; Se sisältää koostumukseltaan erilaisen lasisulan lisäksi myös sulamattoman kvartsin rakeita. Sulan materiaalin siirtyminen ilman läpi johti hiukkasten muodostumiseen pallojen ja käsipainojen muodossa. Samanlaisia lasiaisia muodostumia muodostuu kaikkien maanpäällisten ydinräjähdysten aikana, ja ne sisältävät tietoa, jota voidaan käyttää ydinlaitteen tunnistamiseen. [12]
Tätä näyttöä tukivat F. Belloni et ai. vuonna 2011 tehdyssä tutkimuksessa, joka perustui ydinkuvaus- ja spektrometriatekniikoihin. [13] Tutkijat olettivat, että vihreä trinitiitti sisälsi materiaalia pommin tukirakenteesta, kun taas punainen trinitiitti sisälsi materiaalia, joka oli peräisin kuparisista sähköjohdoista. [neljätoista]
Lasi on kuvattu "1-2 senttimetriä paksuksi esineeksi, jonka yläpinnalle on leimattu erittäin hieno pölysirotus, joka putosi sen päälle vielä sulana. Pohjassa on paksumpi kalvo osittain sulaa materiaalia, joka menee maaperä, josta se on saatu. Lasi on väriltään vaaleanvihreä ja materiaali äärimmäisen rakkulainen ja kuplia on kooltaan lähes koko näytteen paksuutta."
Lasin muodostamiseen kului noin 4,3 × 10 19 erg tai 4,3 × 10 12 joulea lämpöenergiaa, ja koska hiekan sulattamiseen tarvittava lämpötila havaittuun lasimuotoon oli noin 1470 celsiusastetta, pienin mitoituslämpötila, jolle hiekka altistettiin . [15] Tulipalloon osunutta materiaalia kuumennettiin 2-3 sekuntia ennen kuin se jähmettyi uudelleen. [16] Suhteellisen haihtuvia alkuaineita, kuten sinkkiä, löytyy määriä, jotka ovat sitä pienempiä, mitä lähempänä muodostunut trinitiitti sijaitsee räjähdyksen episentriä; mitä korkeampi lämpötila, sitä enemmän ne haihtuvat, eivätkä ne jää kiinni, kun materiaali jähmettyy uudelleen. [17]
Räjähdyksen seurauksena suuri määrä trinitiittiä levisi kraatterin ympärille [18] , ja syyskuussa 1945 Time -lehti kirjoitti, että paikka oli saanut "vihreän jadejärven" ilmeen, jossa "lasi vie" oudoissa muodoissa - vinoja palloja, solmittuja arkkeja, joiden paksuus on neljäsosa tuumaa, rikkinäisiä ohutseinäisiä rakkuloita, vihreitä, matomaisia muotoja. [2] Pyöristetyt, helmiä muistuttavat muodot viittaavat siihen, että osa materiaalista sulai sen jälkeen, kun se oli nostettu ilmaan, sen sijaan että se olisi sulanut maanpinnan tasolla. [14] Loput triniitistä muodostui pinnalle ja sisältää tiivistynyttä hiekkasulkeumaa. [16] Tämä trinitiitti jäähtyi nopeasti yläpinnaltaan, kun taas alapinta tulistettiin. [19]
Trinitiitin luomisen kaoottisuus on johtanut vaihteluihin sekä rakenteessa että tarkassa koostumuksessa. [16]
Esinettä kuvataan "1-2 senttimetriä paksuksi kerrokseksi, jonka yläpinnalle on leimattu erittäin ohut pölysiirtely, joka putosi sen päälle sen ollessa sulassa tilassa. Alla on paksumpi kalvo osittain sulaa materiaalia, ei- tasaisesti sulatettu alkuperäiseen maaperään. Väri lasi on vaalean pullonvihreä, ja materiaali on erittäin rakkulaarinen ja kuplien koko saavuttaa lähes koko näytteen paksuuden" [3] . Trinitiitin muodot ovat vihreitä 1-3 cm paksuisia, toiselta puolelta sileitä ja toiselta karkeita sirpaleita; tämä on trinitiittiä, joka jäähtyi laskeutuessaan sulassa tilassa maahan. [21] [19]
Noin 30 % trinitiitin tilavuudesta on tyhjää tilaa, vaikka tarkat arvot vaihtelevat suuresti näytteiden välillä. Trinitiitillä on myös monia muita vikoja, kuten halkeamia . [16] Saostumisen jälkeen jäähtyneessä trinitiitissä sileä yläpinta sisältää suuren määrän pieniä kuplia, kun taas alemmassa karkeassa kerroksessa on pienempi kuplien tiheys, mutta ne ovat suurempia. [19] Trinitiitti on pääasiassa emäksistä. [21]
Yksi epätavallisimmista trinitiitistä löydetyistä isotoopeista on bariumin neutroniaktivaatiotuote , Trinityn laitteessa oleva barium oli Boratolissa , aktivointilaitteessa käytetyssä "hidas räjähtävä linssi". [22] Kvartsi on ainoa säilynyt mineraali useimmissa triniiteissä. [16]
Trinitiitti on vähän radioaktiivista ja sitä on turvallista käsitellä nieltynä. [2] Se sisältää edelleen radionuklideja 241 Am , 137 Cs ja 152 Eu , koska Trinity on plutonium . [21]
Trinitiittilasia on kahta muotoa, joilla on erilaiset taitekertoimet . Pienempi taitekerroin lasi koostuu pääasiassa piidioksidista , kun taas korkeamman indeksin versiossa on sekakomponentteja. Punaista trinitiittiä on molemmissa muunnelmissa ja se sisältää lisäksi runsaasti kuparia, rautaa ja lyijyä sisältävää lasia sekä metallipalloja. [4] Trinitiitin musta väri johtuu sen korkeasta rautapitoisuudesta. [5]
Vuonna 2021 julkaistussa tutkimuksessa punaisen trinitiittinäytteen havaittiin sisältävän aiemmin tuntemattomia monimutkaisia kvasikiteitä, vanhimpia tunnettuja keinotekoisia kvasikiteitä, joilla oli ikosaedrin muotoinen symmetriaryhmä [23] . Se koostuu raudasta, piistä, kuparista ja kalsiumista. [18] Kvasikiteen rakenteessa on viisinkertainen kiertosymmetria , joka ei voi muodostua luonnollisesti. [23] Tutkimuksen kvasikiteistä suorittivat geologi Luca Bindi Firenzen yliopistosta ja Paul Steinhardt ehdotettuaan, että punainen trinitiitti todennäköisesti sisältää kvasikiteitä, koska ne sisältävät usein alkuaineita, jotka harvoin yhdistyvät. [18] [24] Rakenteen kaava on Si 61 Cu 30 Ca 7 Fe 2 . [23] Yksi 10 μm :n rae löydettiin kymmenen kuukauden työskentelyn jälkeen kuudella pienellä punaisen trinitiittinäytteellä. [18] [24] [25]
Proceedings of the National Academy of Sciences -julkaisussa vuonna 2010 julkaistussa tutkimuksessa tutkittiin triniitin potentiaalista arvoa ydinteknisissä tutkimuksissa. [26] Ennen tätä tutkimusta oletettiin, että trinitiitin komponentit sulautuivat identtisesti, eikä niiden alkuperäistä koostumusta voitu määrittää. Tutkimuksessa havaittiin, että ydinräjähdyslasi voi tarjota tietoa laitteesta ja siihen liittyvistä osista, kuten pakkauksista. [27]
2010-luvulla käytettiin miljoonia dollareita trinitiittien tutkimukseen, jotta ymmärrettäisiin paremmin, mitä tietoa tämä lasi sisältää, jonka avulla voidaan ymmärtää ne aiheuttanut ydinräjähdys. [28] Suunnitteluryhmä ehdotti, että vuoden 2010 Trinitite-analyysi olisi hyödyllinen tulevasta ydinhyökkäyksestä vastuussa olevien tunnistamisessa. [27] [29]
Kvasikiteen löytämiseen osallistuneet tutkijat ehdottivat, että heidän työnsä voisi parantaa ydinaseiden leviämisen tutkimusta, koska kvasikiteet eivät hajoa, toisin kuin muut ydinasekokeista saadut todisteet. [23] Trinitiitti valittiin tutkimuksen kohteeksi osittain siksi, että sen ajan tutkijat dokumentoivat ydinkokeen [17] . National Nuclear Security Administrationin rahoittamassa Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistryssä vuonna 2015 julkaistussa tutkimuksessa kuvataan menetelmä, jolla trinitiittiä muistuttavaa lasia voidaan tarkoituksella syntetisoida käytettäväksi uusien ydinteknisten tekniikoiden koehenkilöinä. [16] Laserablaatiota käytettiin ensimmäisen kerran onnistuneesti tunnistamaan uraanille ainutlaatuinen isotooppitunniste pommin sisällä, mallinnettu trinitiitin mukaan, mikä osoitti tämän nopeamman menetelmän tehokkuuden [30] .
Joskus nimeä trinitiitti käytetään laajasti kaikkiin ydinpommikokeiden lasijäänteisiin, ei vain Trinity-kokeen.
Räjähdyksen kovettuneen sulan hiekan mustia lasimaisia sirpaleita on kuvattu ranskalaisella testialueella Algerissa ( Reggan ).
Kharitonchik (monikko: kharitonchiki) on trinitiitin analogi, joka löydettiin Semipalatinskin testipaikalta Kazakstanista Neuvostoliiton ilmakehän ydinkokeiden paikoista. Tämä huokoinen musta materiaali, useimmiten pellettien muodossa, on nimetty yhden johtavista ydinaseita käsittelevistä Neuvostoliiton tutkijoista, Yuli Borisovich Kharitonista .
Trinitiitti, kuten useat samanlaiset luonnonmineraalit, on sulaa lasia:
Vaikka trinitiitti ja vastaavat materiaalit ovat ihmisperäisiä, fulguriitteja esiintyy monilla ukkosmyrskyille alttiilla alueilla ja aavikoilla, ja ne ovat onttoja tai kovia lasimaisia luonnollisia muotoja, harkkoja, pisaroita, kokkareita, kuoria tai dendriittisiä rakenteita, jotka koostuvat kvartsihiekasta, piidioksidista, kivestä, kalikista , biomassaa, savea tai muuntyyppisiä maaperää ja sedimenttejä. Muodostunut salamaniskujen seurauksena. Arkielämässä ne tunnetaan paremmin paholaisen sormina.
Triniitin kaltaista materiaalia iskulasia voidaan muodostaa meteoriitin törmäyksistä. Impactite .
Aluksi trinitiittiä ei pidetty suurena asiana ydinkokeiden ja meneillään olevan kylmän sodan yhteydessä, mutta vastatilanteen päätyttyä kävijät alkoivat kiinnittää huomiota lasiin ja kerätä sitä matkamuistoiksi. [2]
Jonkin aikaa ajateltiin, että aavikon hiekka oli yksinkertaisesti sulanut tulipallon suorasta lämmöstä, eikä se ollut erityisen vaarallista. Siten vuonna 1945 se myytiin koruihin sopivaksi vuosina 1945 [31] [32] ja 1946. [2]
Tällä hetkellä on laitonta viedä sivustolta jäljellä oleva materiaali, josta Yhdysvaltain hallitus on poistanut suuren osan ja haudannut muualle New Mexicoon; kuitenkin ennen tätä kieltoa otettu materiaali on edelleen keräilijöiden käsissä ja sitä on laillisesti saatavilla mineraalivarastoissa. [2] [28] Keräilijöiden keskuudessa tunnetaan monia väärennöksiä. Näissä väärennöksissä käytetään erilaisia keinoja antaakseen piidioksidille lasimaisen vihreän ulkonäön sekä saavuttaakseen kohtalaisen radioaktiivisuuden; kuitenkin vain ydinräjähdyksen trinitiitti sisältää tiettyjä neutronien aktivaatiotuotteita, joita ei löydy luonnollisesti radioaktiivisista malmeista ja mineraaleista. Gammasädespektroskopia mahdollistaa mahdollisten ydinräjähdysten ympyrän kaventamisen, jonka seurauksena tämä tai toinen materiaali muodostui. [33] [5]
Trinitiittinäytteitä löytyy Smithsonian National Museum of Natural Historysta [2] , Heritage Museumista New Mexicosta [34] ja Museum of Glassista Corningista [en] [35] ; National Museum of Atomic Testingissa [en] on trinitiittiä sisältävä paperipaino [36] . Yhdysvaltojen ulkopuolella trinitiittiä on British Science Museumin [37] sekä Kanadan sotamuseon [38] kokoelmissa .