В радиоактивных осадках в Хиросиме обнаружили неизвестное науке вещество

Взрыв в Хиросиме 6 августа 1945 года стал одной из самых разрушительных трагедий в истории человечества. Как и любой ядерный взрыв, он породил экстремальные, хоть и очень непродолжительные, условия — невероятный жар, колоссальное давление, интенсивное перемешивание веществ и стремительное охлаждение. В такие мгновения могут рождаться материалы, образование которых в обычных обстоятельствах попросту невозможно.

В последние годы в прибрежных песках Хиросимского залива обнаружены крошечные стекловидные капли. Эти уникальные частицы радиоактивных осадочных пород получили название «хиросимаитов». Исследование одной такой сферулы опубликовано в журнале Science Advances.

Внутри нее идентифицирован неизвестный ранее сплав железа, хрома, никеля, марганца, молибдена, кремния и алюминия. Он кристаллизовался по мере остывания внутри расширяющегося огненного шара, образуя высокоупорядоченную атомную структуру.

Для исследования отобрали 34 образца осадков из песка. Эти капли сформировались, когда атомный взрыв испарил здания, металл, почву, стекло и воду. Их внутреннее строение рассмотрели в мощный сканирующий электронный микроскоп. Он показал, что внутри стекловидной массы заключены мельчайшие металлические частицы. Для более детального анализа из образцов извлекли четыре металлических зерна размером около 10 микрометров каждое.

Рентгеновская дифракция установила, что три зерна представляют собой обычные железохромистые сплавы, а четвертое оказалось совсем иным — это уникальный, обогащенный кремнием сплав на основе железа с высокоорганизованной атомной структурой, которая никогда не встречалась в промышленных сплавах.

Исследователи не только описали находку, но и реконструировали приблизительный сценарий ее образования. В момент взрыва мощное плазменное облако испарило конструкционную сталь, алюминиевые сплавы и другие промышленные материалы, из которых был построен город. Пары металлов смешались в воздухе, а потом, в ходе почти мгновенного застывания, зафиксировали атомы в столь необычном порядке.

Эта уникальная атомная архитектура может послужить прототипом для создания новых железосодержащих сплавов с необычными свойствами для передовых производственных технологий.

Помимо сугубо прикладного материаловедческого значения, работа показала, насколько отличаются ядерные плазменные события от обычных условий: в первом в истории испытании атомного оружия «Тринити» образовался квазикристалл, а в Хиросиме — периодический сплав с упорядоченной структурой, хотя и там, и там исходными были пары металлов при температуре выше 7000 °C.

«Это открытие показывает, что ядерные плазменные события способны стабилизировать сложные металлические фазы, а сами обломки атомного взрыва выступают как естественная лаборатория для изучения неравновесного сплавообразования и поиска новых материалов», — заключают авторы.