К годовщине Хиросимы - выполнен структурный анализ «хиросимаита» — уникального сплава, возникшего в эпицентре ядерного взрыва в Хиросиме 6 августа 1945 года
На днях физики опубликовали структурный анализ «хиросимаита» (hiroshimaite) — уникального сплава, возникшего в эпицентре ядерного взрыва. Ссылка на статью в свободном доступе в журнале ScienceAdvances: Luca Bindi et al. Discovery of a multicomponent alloy forged by the Hiroshima atomic blast. Sci. Adv.12, eaeg8299(2026). DOI:10.1126/sciadv.aeg8299
Хиросимаит
Высокоэнергетические катастрофические события как ядерные взрывы создают кратковременные физико-химические условия, сравнимые по природе с гиперскоростными столкновениями планет, ударами метеоритов и молниями. Эти явления приводят к экстремальным температурам, быстрым колебаниям давления, испарению неоднородных материалов и последующей конденсации расплавов и аэрозолей из расширяющихся огненных шаров. В таких условиях могут образовываться минералогические и металлургические фазы, которые не могут быть получены в обычных условиях.
Атомная бомбардировка Хиросимы привела к ядерному взрыву в воздухе над обширной городской территорией. В результате образовался огненный шар c температурой более 7000°C за считанные секунды, который увлек и испарил строительные материалы, почву, металлы, стекло и воду, превратив их в турбулентное плазменное облако. Недавние исследования показали, что это событие привело к образованию большого количества обломков радиоактивных осадков микрометрового и миллиметрового масштаба, сохранившихся в пляжных песках залива Хиросимы.
Микроаналитические исследования показали, что многие стекла Хиросимы имеют преимущественно состав Ca-Al-Si с микрокристаллическим муллитом и анортитом, что подразумевает температуру образования более 1800°C. Изотопный анализ продемонстрировал значительную кинетическую массозависимую фракционизацию кремния и существенную массонезависимую фракционизацию кислорода, что убедительно свидетельствует, что эти материалы конденсировались из пара во время быстрого охлаждения огненного шара.
В совокупности эти данные установили, что взрыв в Хиросиме породил ранее неизвестный класс антропогенных высокотемпературных конденсатов, образовавшихся при давлении, близком к атмосферному, но с экстремальными термическими и окислительно-восстановительными градиентами. Такие условия огненного шара — быстрое испарение многокомпонентных металлических и силикатных материалов с последующим высоким пересыщением и сверхбыстрым охлаждением — теоретически благоприятны не только для конденсации силикатов, но и для образования химически сложных металлических фаз. Многокомпонентные сплавы, состоящие из комбинаций 5 или более основных металлических элементов, обычно получают путем контролируемых процессов плавления и затвердевания. Однако их образование принципиально требует экстремального перемешивания, высокой температуры и быстрого охлаждения — условий, возникающих при ударах метеоритов и в ядерных болидах.
В статье сообщается об открытии многокомпонентного сплава, сохранившегося в сферической частице хиросимаита, извлеченной из пляжного песка залива Хиросима, образовавшейся во время атомного взрыва 6 августа 1945 года.
Металлические зерна микрометрового размера находятся в закаленной стекловидной матрице. Анализ с помощью электронного микрозонда показывает однородный, богатый кремнием многоэлементный состав (Fe-Cr-Ni-Mn-Mo-Si-Al). Рентгенодифракционный анализ монокристалла показывает, что фаза кристаллизуется в пространственной группе P213 с упорядоченной структурой типа AlAu4, упорядоченным производным β-Mn.
Сплав, вероятно, образовался в результате конденсации из смешанного металлического пара с последующим сверхбыстрым охлаждением в расширяющемся огненном шаре. Это открытие демонстрирует, что события, связанные с ядерной плазмой, могут стабилизировать сложные металлические фазы, и подчеркивает роль обломков после атомных взрывов как естественной лаборатории для неравновесного образования сплавов и открытия новых материалов.