Атомная бомбардировка Хиросимы создала неизвестный науке металлический сплав

Международная группа исследователей из Университета Флоренции (Италия) и Калифорнийского университета в Беркли (США) изучала хиросимиты — микроскопические стеклянные сферулы. Они образовались во время атомного взрыва, который устроили американцы более 80 лет назад, и сохранились в песках залива Хиросима в Японии. Ранее ученые выяснили, что эти частицы представляют собой своеобразный «слепок» огненного шара: они возникли, когда колоссальная температура испарила строительные материалы, почву, стекло и металлы. Затем расплавленные вещества почти мгновенно остыли.

По оценкам авторов научной работы, опубликованной в журнале Science Advances, температура внутри огненного шара в первые секунды после взрыва превышала 7000 градусов Цельсия. В этих условиях в атмосферу были выброшены и смешались пары стали, алюминия, бетона, стекла, кирпича, грунта и других материалов. Потом облако стремительно расширялось и охлаждалось, а вещества в нем конденсировались в мельчайшие капли и твердые частицы.

Ученые проанализировали 34 образца хиросимитов с помощью световой и электронной микроскопии, электронного микрозонда и рентгеноструктурного анализа. Большинство металлических включений представляли собой хорошо известные железо-хромовые сплавы. Однако в одной из сферул обнаружили крошечную металлическую частицу — размером примерно 10 микрометров, — которая отличалась от остальных.

Как показал анализ, частица состоит в основном из железа, но еще содержит хром, никель, кремний, молибден, марганец и небольшое количество алюминия. Четыре независимых измерения подтвердили, что ее химический состав практически одинаков по всему объему. По мнению исследователей, это говорит о том, что сплав кристаллизовался из единой капли расплава, а потом настолько быстро остыл, что внутри него не успели сформироваться отдельные зоны с разным составом.

Радиация от взрыва бомб укоротила жизни меньше, чем стандартный уровень загрязнения воздуха Исследователь из Великобритании решил сравнить, насколько радиация от взрывов в Хиросиме и Нагасаки сократила жизни тех, кто был там в момент ядерной бомбардировки. Показатели оказались существенно… naked-science.ru

Главным открытием оказался не столько сам набор химических элементов, сколько внутреннее строение материала. Выполнив рентгеноструктурный анализа, ученые узнали, что сплав имеет необычную упорядоченную кристаллическую структуру типа AlAu4 — разновидность структуры β-Mn. Она ранее не была известна для материалов с таким химическим составом.

Поначалу исследователи предположили, что найденная частица — фрагмент какого-то промышленного сплава, существовавшего еще до взрыва. Но эта гипотеза не подтвердилась: сочетание химического состава и кристаллической структуры не соответствует известным промышленным железо-хромовым сплавам. К тому же подобные материалы при обычных технологиях металлургии должны образовывать более простые структуры.

По мнению ученых, новый материал возник иначе. При взрыве различные металлические конструкции в Хиросиме испарились и смешались в раскаленном облаке. Затем из этого многоэлементного металлического пара начали конденсироваться микроскопические капли, которые охлаждались столь быстро, что в них успели закрепиться необычные метастабильные структуры, недостижимые при обычном производстве металлов.

Обнаруженный материал нельзя считать высокоэнтропийным сплавом в строгом смысле этого слова, подчеркнули авторы исследования. Хотя он содержит несколько основных элементов, состав сильно смещен в сторону железа, а кристаллическая структура упорядоченна, тогда как классические высокоэнтропийные сплавы обычно имеют близкие концентрации компонентов и неупорядоченную структуру. Тем не менее этот материал сочетает признаки обеих групп, поэтому, по словам ученых, может представлять собой промежуточный класс подобных соединений.

Бомба для Гитлера: кто отнял у нацистов ядерное оружие? На Западе утверждают, что весной 1943 года британские десантники и разведчики сорвали работу нацистской Германии над ядерной бомбой. Похожая версия приводится в известном советском фильме «Семнадца… naked-science.ru

Практическое применение нового сплава пока не ясно. Исследователи не измеряли его механические, магнитные или другие свойства.

В 2021 году в остатках первого в истории ядерного испытания «Тринити», который США провели в июле 1945-го на полигоне Аламогордо в Нью-Мексико, обнаружили необычный квазикристалл. Новая находка подтвердила, что атомные взрывы могут формировать не только квазикристаллы, но и другие сложные кристаллические структуры, возникающие лишь при сочетании экстремально высоких температур, интенсивного перемешивания вещества и сверхбыстрого охлаждения.