Trinitit , også kendt som atomit eller Alamogordo-glas, [1] [2] er et glasagtigt materiale efterladt i ørkenen efter Trinity -atombombetesten den 16. juli 1945 nær Alamogordo , New Mexico . Dannet primært af atomært blæst smeltet arkosisk sand sammensat af kvarts- og feldspatkorn (begge mikroklin og en mindre mængde plagioklas med små mængder calcit , hornblende og augit i en sandlermatrix ). [3] Materialet blev første gang beskrevet i American Mineralogist i 1948 [4] .
Det er normalt lysegrønt, selvom farverne kan variere [4] , med røde og sorte nuancer. [5] Moderat radioaktivt, men sikkert at håndtere. [6] [7] [8]
I slutningen af 1940'erne og begyndelsen af 1950'erne blev prøver indsamlet og solgt til mineralsamlere som en nyhed. Rester af materialet bliver stadig fundet på teststedet fra 2019, [9] , selvom meget af det blev bulldozeret og bortskaffet af den amerikanske atomenergikommission i 1953. [ti]
I 2005, på Los Alamos National Laboratory , udtalte Robert Hermes og William Strickfaden, at det meste af mineralet blev dannet af sand, der kondenserede inde i selve ildkuglen og derefter satte sig i flydende form. [11] I en artikel fra 2010 i Geology Today beskrev Nelson Eby fra University of Massachusetts Lowell og Robert Hermes trinititis:
Glasset indeholder smeltede partikler fra den originale atombombe samt bærende strukturer og forskellige radionuklider dannet under eksplosionen. Glas i sig selv er bemærkelsesværdigt komplekst på en skala fra ti til hundreder af mikrometer; ud over glassmelte af forskellig sammensætning indeholder den også korn af usmeltet kvarts. Overførslen af det smeltede materiale gennem luften førte til dannelsen af partikler i form af kugler og håndvægte. Lignende glasagtige formationer dannes under alle jordbaserede nukleare eksplosioner og indeholder information, der kan bruges til at identificere en nuklear enhed. [12]
Dette bevis blev understøttet af F. Belloni et al. i en undersøgelse fra 2011 baseret på nuklear billeddannelse og spektrometriteknikker. [13] Forskerne antog, at den grønne trinitit indeholdt materiale fra bombestøttestrukturen, mens den røde trinitit indeholdt materiale afledt af elektriske kobberledninger. [fjorten]
Glasset er blevet beskrevet som "en genstand 1 til 2 centimeter tyk, med en øvre overflade markeret af en meget fin spredning af støv, der faldt på det, mens det stadig var smeltet. I bunden er en tykkere film af delvist smeltet materiale, der passerer ind i jorden, hvorfra det er opnået. Glasset er lysegrønt i farven, og materialet er ekstremt vesikulært med bobler i størrelsen næsten til prøvens fulde tykkelse."
Cirka 4,3 × 10 19 erg eller 4,3 × 10 12 joule termisk energi gik med til at danne glasset, og da den nødvendige temperatur for at smelte sandet til den observerede glasform var omkring 1470 Celsius, den minimale designtemperatur, som sandet blev udsat for . [15] Materialet, der ramte ildkuglen, blev opvarmet i 2-3 sekunder, før det størknede igen. [16] Relativt flygtige grundstoffer, såsom zink, findes i mængder, der er mindre, jo tættere den dannede trinitit er placeret på eksplosionens epicenter; jo højere temperatur, jo mere fordamper de og fanges ikke, da materialet størkner igen. [17]
Som et resultat af eksplosionen blev en stor mængde trinitit spredt rundt om krateret [18] , og i september 1945 skrev magasinet Time , at stedet havde fået udseendet af en "sø af grøn jade", hvor "glas tager på mærkelige former - skæve kugler, knudrede plader af tykkelse kvart tomme, knækkede, tyndvæggede blærer, grønne, ormelignende former. [2] Tilstedeværelsen af afrundede, perlelignende former tyder på, at noget af materialet smeltede, efter at det blev løftet op i luften, i stedet for at blive smeltet ned ved jordoverfladen. [14] Resten af trinititten dannes ved overfladen og indeholder komprimerede sandindeslutninger. [16] Denne trinit afkølede hurtigt på dens øvre overflade, mens den nederste overflade var overophedet. [19]
Den kaotiske karakter af Trinitites skabelse har ført til variationer i både struktur og nøjagtige sammensætning. [16]
Objektet beskrives som "et lag 1 til 2 centimeter tykt, med en øvre overflade markeret af en meget tynd spredning af støv, der faldt på den, mens den var i smeltet tilstand. Nedenfor er en tykkere film af delvist smeltet materiale, ikke- ensartet smeltet sammen med den oprindelige jord. Farve glasset er bleg flaskegrønt, og materialet er ekstremt vesikulært med boblestørrelser, der når næsten hele tykkelsen af prøven" [3] . Former for trinitit er grønne fragmenter 1-3 cm tykke, glatte på den ene side og ru på den anden; dette er trinitit, som afkøles efter landing i smeltet tilstand på jorden. [21] [19]
Omkring 30% af trinitits volumen er tomt rum, selvom nøjagtige værdier varierer meget mellem prøverne. Trinitit har også forskellige andre defekter såsom revner . [16] I trinitit, der er afkølet efter nedbør, indeholder den glatte øvre overflade et stort antal små bobler, mens det nederste ru lag har en lavere tæthed af bobler, men de er større. [19] Trinitit er overvejende basisk. [21]
En af de mere usædvanlige isotoper , der findes i trinitit, er neutronaktiveringsproduktet af barium , bariumet i Trinitys enhed var i Boratol , den "langsomme eksplosive linse", der blev brugt i aktiveringsanordningen. [22] Kvarts er det eneste bevarede mineral i de fleste trinititter. [16]
Trinitit er lavradioaktivt og sikkert at håndtere, hvis det sluges. [2] Den indeholder stadig radionukliderne 241 Am , 137 Cs og 152 Eu på grund af at Trinity er plutonium . [21]
Der er to former for trinititglas med forskellige brydningsindekser . Glas med lavere brydningsindeks består primært af silica , mens varianten med højere indeks har blandede komponenter. Rød trinitit findes i begge varianter og indeholder desuden glas rig på kobber, jern og bly samt metalkugler. [4] Den sorte farve af trinitit skyldes dets høje jernindhold. [5]
I en undersøgelse offentliggjort i 2021 blev en prøve af rød trinitit fundet at indeholde hidtil ukendte komplekse kvasi-krystaller, den ældste kendte kunstige kvasi-krystal, med en icosahedron-formet symmetrigruppe [23] . Den består af jern, silicium, kobber og calcium. [18] Strukturen af en kvasikrystal udviser femdobbelt rotationssymmetri , som ikke kan dannes naturligt. [23] En undersøgelse af kvasikrystaller blev udført af geolog Luca Bindi fra universitetet i Firenze og Paul Steinhardt , efter at de foreslog, at rød trenit sandsynligvis indeholder kvasikrystaller, da de ofte indeholder elementer, der sjældent kombineres. [18] [24] Strukturen har formlen Si 61 Cu 30 Ca 7 Fe 2 . [23] Et 10 μm korn blev fundet efter ti måneders arbejde på seks små prøver af rød trinit. [18] [24] [25]
En undersøgelse fra 2010 offentliggjort i open access-tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences undersøgte den potentielle værdi af trinit til nuklear efterforskning. [26] Forud for denne undersøgelse blev det antaget, at komponenterne i trinitit smeltede sammen, og deres oprindelige sammensætning kunne ikke bestemmes. Undersøgelsen viste, at glas fra nukleare eksplosioner kunne give oplysninger om enheden og relaterede komponenter såsom emballage. [27]
I løbet af 2010'erne blev millioner af dollars brugt på at forske i trinit for bedre at forstå, hvilken information der er indeholdt i dette glas, som kan bruges til at forstå den nukleare eksplosion, der forårsagede dem. [28] Designteamet foreslog, at Trinitite-analysen fra 2010 ville være nyttig til at identificere de ansvarlige for et fremtidigt atomangreb. [27] [29]
Forskerne, der var involveret i opdagelsen af kvasikrystallen, foreslog, at deres arbejde kunne forbedre forskningsindsatsen om nuklear spredning, fordi kvasikrystaller ikke henfalder, i modsætning til andre beviser fra atomvåbentest. [23] Trinitit blev valgt som genstand for undersøgelse til dels på grund af hvor godt atomprøvesprængningen blev dokumenteret af datidens videnskabsmænd [17] . En undersøgelse fra 2015 offentliggjort i National Nuclear Security Administration-finansierede Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry beskriver en metode, hvormed trinitit-lignende glas bevidst kan syntetiseres til at blive brugt som forsøgspersoner til nye nuklear forensiske teknikker. [16] Laserablation blev først med succes brugt til at identificere en isotopsignatur unik for uran inde i en bombe, modelleret efter trinit, hvilket demonstrerer effektiviteten af denne hurtigere metode [30] .
Nogle gange anvendes navnet trinitit bredt på alle glasrester af atombombetest, ikke kun Trinity-testen.
Sorte glasagtige fragmenter af smeltet sand hærdet af eksplosionen er blevet beskrevet på et fransk teststed i Algier ( Reggan ).
Kharitonchik (flertal: kharitonchiki) er en analog af trinit fundet på Semipalatinsk-teststedet i Kasakhstan på stederne for sovjetiske atmosfæriske atomprøvesprængninger. Dette porøse sorte materiale, oftest i form af pellets, er opkaldt efter en af de førende sovjetiske videnskabsmænd involveret i atomvåben, Yuli Borisovich Khariton .
Trinit er ligesom flere lignende naturlige mineraler smeltet glas:
Selvom trinitit og lignende materialer er menneskeskabte, findes fulguritter i mange tordenvejrsudsatte områder og ørkener og er hule eller hårde glasagtige naturlige former, barrer, dråber, klumper, skorper eller dendritiske strukturer sammensat af kvartssand, silica, sten, kaliche , biomasse, ler eller andre typer jord og sedimenter. Dannet som følge af lynnedslag. I hverdagen er de bedre kendt som djævlens fingre.
Slagglas, et materiale, der ligner trinitit, kan dannes ved meteoritnedslag. Impactite .
Til at begynde med blev trinit ikke betragtet som en stor sag i forbindelse med atomprøvesprængninger og den igangværende kolde krig, men da striden sluttede, begyndte besøgende at lægge mærke til glasset og samle det som souvenirs. [2]
I nogen tid troede man, at ørkensandet simpelthen var smeltet af ildkuglens direkte varme og ikke var specielt farligt. Således blev det i 1945 solgt som egnet til brug i smykker i 1945 [31] [32] og 1946. [2]
Det er i øjeblikket ulovligt at tage det resterende materiale fra stedet, hvoraf meget er blevet fjernet af den amerikanske regering og begravet andre steder i New Mexico; dog er materiale, der blev taget før dette forbud, stadig i hænderne på samlere og er lovligt tilgængeligt i mineralbutikker. [2] [28] Der er mange kendte forfalskninger blandt samlere. Disse forfalskninger bruger forskellige midler til at give silicaen et glasagtigt grønt udseende, samt at opnå moderat radioaktivitet; dog vil kun trinit fra en atomeksplosion indeholde visse neutronaktiveringsprodukter, der ikke findes i naturligt radioaktive malme og mineraler. Gamma-strålespektroskopi gør det muligt at indsnævre cirklen af potentielle nukleare eksplosioner, som et resultat af hvilket dette eller det materiale blev dannet. [33] [5]
Der er eksemplarer af trinitit at finde på Smithsonian National Museum of Natural History [2] , Heritage Museum i New Mexico [34] og Museum of Glass i Corning [da] [35] ; i National Museum of Atomic Testing [da] er der en papirvægt indeholdende trinit [36] . Uden for USA er trinit i samlingerne af British Science Museum [37] såvel som Canadian War Museum [38] .