A trinitit , más néven atomit vagy alamogordo-üveg [1] [2] egy üvegszerű anyag, amely az 1945. július 16-i Trinity atombomba-teszt után maradt a sivatagban Alamogordo közelében , Új-Mexikóban . Elsősorban kvarc- és földpátszemcsékből ( mikroklin és kisebb mennyiségű plagioklász , kis mennyiségű kalcittal , hornblende -vel és augittal homokos agyagmátrixban ) álló atomfúvással olvadt arkóz homokból képződik .[3] Az anyagot először az American Mineralogist írta le 1948-ban [4] .
Általában világoszöld, bár a színek változhatnak [4] , vörös és fekete árnyalatok is előfordulhatnak. [5] Közepesen radioaktív, de biztonságosan kezelhető. [6] [7] [8]
Az 1940-es évek végén és az 1950-es évek elején példányokat gyűjtöttek, és újdonságként eladták az ásványgyűjtőknek. Az anyag maradványait 2019-ben még mindig találják a vizsgálati helyszínen, [9] bár nagy részét az Egyesült Államok Atomenergia Bizottsága 1953-ban buldózerrel dózerrel kezelte és ártalmatlanította. [tíz]
2005-ben a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban Robert Hermes és William Strickfaden kijelentette, hogy az ásvány nagy része homokból keletkezett, amely magában a tűzgömbben kondenzálódott, majd folyékony halmazállapotba került. [11] A Geology Today 2010-es cikkében Nelson Eby, a Massachusetts Lowell Egyetem munkatársa és Robert Hermes leírták a trinitist:
Az üveg belsejében az eredeti atombomba olvadt részecskéi, valamint a robbanás során keletkezett tartószerkezetek és különféle radionuklidok találhatók. Maga az üveg több tíz-száz mikrométeres léptékben rendkívül összetett; a különféle összetételű üvegolvadékon kívül olvadatlan kvarcszemcséket is tartalmaz. Az olvadt anyag levegőn keresztül történő átvitele részecskék képződéséhez vezetett gömbök és súlyzók formájában. Hasonló üveges képződmények keletkeznek minden földi nukleáris robbanás során, és olyan információkat tartalmaznak, amelyek segítségével azonosítani lehet egy nukleáris eszközt. [12]
Ezt a bizonyítékot F. Belloni et al. egy 2011-es, nukleáris képalkotási és spektrometriai technikákon alapuló tanulmányban. [13] A kutatók azt feltételezték, hogy a zöld trinitit a bombatartó szerkezetből, míg a vörös trinitit réz elektromos vezetékekből származó anyagot tartalmazott. [tizennégy]
Az üveget a következőképpen írták le: "egy 1-2 centiméter vastag tárgy, amelynek felső felületét nagyon finom porszórja jellemezte, amely még olvadt állapotban hullott rá. Az alján vastagabb, részben megolvadt anyagból álló film van, amely Az üveg halványzöld színű, az anyag pedig rendkívül hólyagos, a buborékok mérete majdnem a minta teljes vastagságára kiterjed."
Körülbelül 4,3 × 10 19 erg vagy 4,3 × 10 12 joule hőenergia ment az üveg kialakításába, és mivel a homok megfigyelt üvegformába való megolvasztásához szükséges hőmérséklet körülbelül 1470 Celsius volt, a minimális tervezési hőmérséklet, amelynek a homokot kitették. . [15] A tűzgolyót eltaláló anyagot 2-3 másodpercig hevítették, mielőtt ismét megszilárdult. [16] Viszonylag illékony elemek, mint például a cink, annál kisebb mennyiségben találhatók meg, minél közelebb van a kialakult trinitit a robbanás epicentrumához; minél magasabb a hőmérséklet, annál jobban elpárolognak, és nem kötődnek meg az anyag újbóli megszilárdulásakor. [17]
A robbanás következtében nagy mennyiségű trinitit szóródott szét a kráter körül [18] , és 1945 szeptemberében a Time magazin azt írta, hogy a hely „zöld jáde-tó” megjelenését öltötte, ahová „az üveg viszi. furcsa formákon - görbe golyók, csomós lapok vastagsága negyed hüvelyk, törött, vékony falú hólyagok, zöld, féregszerű formák. [2] A lekerekített, gyöngyszerű formák jelenléte arra utal, hogy az anyag egy része a levegőbe emelése után megolvadt, nem pedig a talaj szintjén. [14] A trinitit többi része a felszínen keletkezett, és tömörített homokzárványokat tartalmaz. [16] Ez a trinitit gyorsan lehűlt a felső felületén, míg az alsó felület túlhevült. [19]
A trinitit keletkezésének kaotikus jellege mind szerkezeti, mind pontos összetételbeli eltérésekhez vezetett. [16]
A tárgy leírása: "egy 1-2 centiméter vastag réteg, amelynek felső felületét nagyon vékony porszórja jellemezte, amely olvadt állapotban esett rá. Az alábbiakban egy vastagabb, részben megolvadt anyagból készült film látható, egyenletesen összeolvad az eredeti szennyeződéssel. Színezd az üveget halvány palackzöldre, az anyag pedig rendkívül hólyagos , a buborékok mérete eléri a minta majdnem teljes vastagságát" [3] . A trinitit formái 1-3 cm vastag zöld töredékek, amelyek egyik oldala sima, másik oldala érdes; ez a trinitit, amely a földre olvadt állapotban leszállás után lehűlt. [21] [19]
A trinitit térfogatának körülbelül 30%-a üres tér, bár a pontos értékek nagyban változnak a minták között. A trinititnek számos egyéb hibája is van, például repedések . [16] A csapadék után lehűlt trinititben a sima felső felület nagyszámú apró buborékot tartalmaz, míg az alsó érdes réteg kisebb sűrűségű, de nagyobb buborékokat tartalmaz. [19] A trinitit túlnyomórészt lúgos. [21]
A trinititben található egyik szokatlan izotóp a bárium neutronaktivációs terméke , a Trinity készülékében lévő bárium a Boratolban volt , az aktiválóeszközben használt "lassú robbanólencse". [22] A legtöbb trinititben a kvarc az egyetlen megmaradt ásvány. [16]
A trinitit alacsony radioaktivitású, és lenyelés esetén biztonságosan kezelhető. [2] Még mindig tartalmazza a 241 Am , 137 Cs és 152 Eu radionuklidokat , mivel a Trinity plutónium . [21]
A trinititüvegnek két különböző törésmutatójú formája létezik . Az alacsonyabb törésmutatójú üveg elsősorban szilícium -dioxidból áll , míg a magasabb törésmutatójú változat vegyes összetevőket tartalmaz. A vörös trinitit mindkét változatban létezik, és emellett rézben, vasban és ólomban gazdag üveget, valamint fémgolyócskákat is tartalmaz. [4] A trinitit fekete színe a magas vastartalmának köszönhető. [5]
Egy 2021-ben publikált tanulmányban egy vörös trinitit mintát találtak korábban ismeretlen összetett kvázikristályokat, a legrégebbi ismert mesterséges kvázikristályt, ikozaéder alakú szimmetriacsoporttal [23] . Vasból, szilíciumból, rézből és kalciumból áll. [18] Egy kvázikristály szerkezete ötszörös forgásszimmetriát mutat , ami természetesen nem alakulhat ki. [23] A kvázikristályok tanulmányozását Luca Bindi , a Firenzei Egyetem geológusa és Paul Steinhardt végezte , miután felvetették, hogy a vörös trinitit valószínűleg tartalmazhat kvázikristályokat, mivel ezek gyakran tartalmaznak olyan elemeket, amelyek ritkán kombinálódnak. [18] [24] A szerkezet képlete: Si 61 Cu 30 Ca 7 Fe 2 . [23] Egy 10 μm -es szemcsét találtak tíz hónapos munka után hat kis vörös trinititmintán. [18] [24] [25]
A Proceedings of the National Academy of Sciences nyílt hozzáférésű folyóiratban megjelent 2010-es tanulmány a trinit potenciális értékét vizsgálta a nukleáris kriminalisztika számára. [26] Ezt a vizsgálatot megelőzően azt feltételezték, hogy a trinitit összetevői azonosan egyesülnek, és eredeti összetételüket nem lehetett meghatározni. A tanulmány megállapította, hogy a nukleáris robbanásokból származó üveg információkkal szolgálhat az eszközről és a kapcsolódó alkatrészekről, például a csomagolásról. [27]
A 2010-es években több millió dollárt költöttek a trinitit kutatására, hogy jobban megértsék, milyen információkat tartalmaz ez az üveg, amely felhasználható az őket okozó nukleáris robbanás megértéséhez. [28] A tervezőcsoport azt javasolta, hogy a 2010-es Trinitite-elemzés hasznos lenne egy jövőbeli nukleáris támadásért felelős személyek azonosításában. [27] [29]
A kvázikristály felfedezésében részt vevő kutatók azt sugallták, hogy munkájuk javíthatja a nukleáris fegyverek elterjedésével kapcsolatos kutatási erőfeszítéseket, mivel a kvázikristályok nem bomlanak le, ellentétben az atomfegyver-tesztek egyéb bizonyítékaival. [23] A trinitit részben azért esett a vizsgálat tárgyává, mert az akkori tudósok milyen jól dokumentálták a nukleáris kísérletet [17] . A National Nuclear Security Administration által finanszírozott Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry című folyóiratban megjelent 2015-ös tanulmány egy olyan módszert ír le, amellyel a trinititszerű üveget szándékosan lehet szintetizálni, hogy új nukleáris kriminalisztikai technikák kísérleti alanyaiként használják fel. [16] A lézeres ablációt először sikeresen alkalmazták egy bombában lévő urán egyedi izotópjelének azonosítására , a trinitit mintájára, bizonyítva ennek a gyorsabb módszernek a hatékonyságát [30] .
Néha a trinitit elnevezést széles körben alkalmazzák a nukleáris bombakísérletek összes üvegmaradványára, nem csak a Trinity-tesztre.
A robbanás következtében megszilárdult olvadt homok fekete üvegszerű töredékeit írtak le egy francia teszttelepen Algírban ( Reggan ).
A Kharitonchik (többes szám: kharitonchiki) a trinitit analógja, amelyet a kazahsztáni Szemipalatyinszki kísérleti helyszínen találtak, a szovjet légköri nukleáris kísérletek helyszínein. Ezt a porózus, leggyakrabban pellet alakú fekete anyagot az egyik vezető nukleáris fegyverekkel foglalkozó szovjet tudósról, Juli Boriszovics Kharitonról nevezték el .
A trinitit több hasonló természetes ásványhoz hasonlóan olvadt üveg:
Bár a trinitit és hasonló anyagok antropogén eredetűek, a fulguritok sok zivatarnak kitett régióban és sivatagban megtalálhatók, és üreges vagy kemény üveges, természetes formák, rúdok, cseppek, csomók, kéregek vagy kvarchomokból, szilícium-dioxidból, kőből, kalicsából álló dendrites szerkezetek. , biomassza, agyag vagy más típusú talajok és üledékek. Villámcsapások következtében alakult ki. A mindennapi életben inkább ördög ujjainak nevezik őket.
A trinitithez hasonló anyag, az ütőüveg meteorit becsapódásokból képződhet. Impactite .
Kezdetben a trinitit nem számított nagy ügynek a nukleáris kísérletek és a folyamatban lévő hidegháború kontextusában, de ahogy a patthelyzet véget ért, a látogatók felfigyeltek az üvegre, és emléktárgyként gyűjtötték. [2]
Egy ideig úgy gondolták, hogy a sivatagi homok egyszerűen megolvadt a tűzgolyó közvetlen hőjétől, és nem volt különösebben veszélyes. Így 1945-ben ékszergyártásra alkalmasként adták el 1945-ben [31] [32] és 1946-ban. [2]
Jelenleg illegális elvinni a megmaradt anyagot a helyszínről, amelynek nagy részét az Egyesült Államok kormánya eltávolította, és máshol temették el Új-Mexikóban; azonban az e tilalom előtt gyűjtött anyagok még mindig a gyűjtők kezében vannak, és legálisan beszerezhetők az ásványtárakban. [2] [28] A gyűjtők körében számos hamisítvány ismert. Ezek a hamisítványok különféle eszközöket alkalmaznak a szilícium-dioxid üveges zöld megjelenésére, valamint mérsékelt radioaktivitás elérésére; azonban csak a nukleáris robbanásból származó trinitit tartalmaz bizonyos neutronaktivációs termékeket, amelyek nem találhatók meg a természetesen radioaktív ércekben és ásványokban. A gamma-spektroszkópia lehetővé teszi a potenciális nukleáris robbanások körének szűkítését, amelyek eredményeként ez vagy az anyag keletkezett. [33] [5]
Trinitpéldányok találhatók a Smithsonian National Museum of Natural History -ban [2] , az új-mexikói Heritage Museumban [34] és a corningi üvegmúzeumban [en] [35] ; a National Museum of Atomic Testingben [en] található egy trinitit tartalmazó papírnehezék [36] . Az Egyesült Államokon kívül a trinitit a British Science Museum [37] , valamint a Kanadai Háborús Múzeum [38] gyűjteményében található .