Trinitiit: kummaline materjal, mida looduses praktiliselt ei teki, tuumaplahvatuses aga küll

Esimene inimtekkeline kvaasikristall sündis 1945. aastal USAs, maailma esimese tuumarelva katsetuse käigus.

1945. aasta juulis viis USA sõjavägi New Mexico osariigis läbi tuumapommi katsetuse ingliskeelse koodnimega „Trinity“ ("kolmainsus").

Koodnimetust „Gadget“ ("riistapuu") kandva massihävitusrelva prototüübi plahvatuse käigus vabanes u 21 kilotonni trinitrotolueeni (TNT) plahvatusega võrreldav kogus energiat.

1980. aastatel avastasid teadlased, et tolles plahvatuses tekkis täiesti uus materjal. Plahvatuspaika ümbritsev liiv, 27 meetri kõrgune torn ja vasest ülekandeliinid sulasid kokku, moodustades klaasilaadse materjali, mis sai nimetuseks trinitiit (ingl trinitite).

Trinitiidi seest leiti aga aine haruldane olek, mida nimetatakse kvaasikristalliks (ingl quasicrystal). Erinevalt looduses esinevatest tavalistest kristallidest, milles aatomid paigutuvad kõigis kolmes mõõtmes korduvasse mustrisse, paiknevad kvaasikristallide aatomid mitteperioodilises mustris.

Osal 1945. a plahvatuses tekkinud trinitiidist on viiekordne pöördsümmeetria, mis tähendab, et selle aatomid moodustavad 20-küljelise ruumilise kujundi, mida nimetatakse ikosaheedroniks.

Taolist äärmiselt tavatut sümmeetriat, mille tekkimine Maal praegustes looduslikes tingimustes pole võimalik, kirjeldab teadusajakirjas Proceedings of the National Academy of Science ilmunud teadustöö.

„Teatame punase trinitiidi proovist tuvastatud senitundmatu koosseisuga ikosaheedrilise kvaasikristalli Si₆₁Cu₃₀Ca₇Fe₂ avastamisest,“ kirjutas uurijate rahvusvaheline töörühm. „See on teadaolevalt vanim olemasolev inimtekkeline kvaasikristall, mille üks erilisi omadusi on asjaolu, et selle tekkimise täpne aeg on kustutamatul moel ajalukku graveeritud.“

Kvaasikristallid tekivad äärmuslikes keskkondades, mida Maal tavaliselt ei esine. Selleks on vaja traumaatilist sündmust, mis hõlmab äärmuslikult tugevat lööki ning ülikõrget temperatuuri ja rõhku. Reeglina ei kohta me Maal selliseid tingimusi mujal kui tuumaplahvatustes, kirjutasid uurijad.

Ainus loodusest avastatud samalaadne materjal on osa vähemalt sadu miljoneid aastaid vanast meteoriidist.

Keegi ei tea veel, miks kvaasikristallid sellisel moel tekkisid. Võimalik, et vastav teave aitab meil paremini mõista tuumaplahvatuste käigus toimuvaid protsesse ja annab parema ülevaate sellest, mida tuumarelvakatsetused endast kujutavad.