人類が最初のトリニティサイトの核爆発。ここから新たに準結晶が発見された。
人類が最初のトリニティサイトの核爆発。ここから新たに準結晶が発見された。 / Credit:en.wikipedia,United States Department of Energy
physics

「高次元構造体の準結晶」が人類初の核実験場から見つかる

2021.05.31 Monday

2021.05.29 Saturday

Discovery of new material could someday aid in nuclear nonproliferation(Los Alamos National Lab) https://www.lanl.gov/discover/news-release-archive/2021/May/0517-quasicrystal.shtml?source=newsroom-topnews-box 『準結晶』の発見 2011年ノーベル化学賞解説(KEK) https://www.kek.jp/ja/newsroom/2011/12/08/1200/
Accidental synthesis of a previously unknown quasicrystal in the first atomic bomb test https://www.pnas.org/content/118/22/e2101350118

1945年7月16日、米国ニューメキシコ州アラモゴードで、人類初の核実験が実施されました。

このとき、当時の人達にはまだその存在を発見すらされていなかったある物質が生成されていたようです。

米国ロスアラモス国立研究所の研究チームは、トリニティ実験の跡地から、核爆発で形成されたと考えられる、これまで知られていなかった二十面体準結晶を発見したと報告しています。

準結晶という単語に馴染みのない人も多いかもしれませんが、これは高次元構造を持つ特殊な結晶です。

研究者は、この発見が不正な核実験や核拡散の抑制に役立つかもしれないと話しています。

研究の詳細は、科学雑誌『米国科学アカデミー紀要(PNAS)』に掲載されています。

人類初の核爆発 トリニティ実験

トリニティ実験の28時間後の爆心地の航空写真
トリニティ実験の28時間後の爆心地の航空写真 / Credit:Federal government of the United States,Los Alamos National Lab

トリニティ実験とは、マンハッタン計画の仕上げとして実施された人類初の核実験で、1945年米国内にあるトリニティサイトと呼ばれる場所で実施されました。

このとき実験に使われたのは、日本の長崎に投下された通称「ファットマン」と同型の爆弾でした。

この実験の数週間後、完成した核爆弾は広島・長崎に投下されることになります。

爆発の規模については、研究者たちも正確に予測できておらず、何起こらない不発に終わると予測するものから、地球全体が焼き尽くされると予測するものまでいました。

もちろん、地球規模の被害は事前に否定されていましたが、実験に参加していた論理物理学者のエドワード・テラーは、爆発を見て「こんなもんか」と落胆したともいわれています。

トリニティ実験を映したフィルム/Credit: U.S. Department of Energy,en.wikipedia

テラーは落胆したようですが、この核爆発は実験場にあったさまざまなものを溶かし蒸発させ融合させました。

実験場の砂漠の砂は溶けて、トリニタイトと呼ばれる薄い緑のガラス状の物質となって地面を覆いました

実験後から見つかったトリニタイト
実験後から見つかったトリニタイト / Credit:en.wikipedia

しかし、ここで形成されたトリニタイトは1種類ではありませんでした。

核爆発で溶けたのは、砂漠の砂だけではなく、爆弾の乗せられていた鉄塔、張り巡らされていた銅線も同様でした

実験用の鉄塔の上に設置された核爆弾。隣に立っているのは爆弾組み立て班のリーダーノリス・ブラッドベリー。
実験用の鉄塔の上に設置された核爆弾。隣に立っているのは爆弾組み立て班のリーダーノリス・ブラッドベリー。 / Credit:Federal government of the United States,en.wikipedia

それらがすべて溶け合って融合した赤いトリニタイトもあるのです。

今回の発見された未知の物質は、その赤いトリニタイトのサンプルに含まれていました。

赤いトリニタイト。これは核爆発で溶けた砂、銅線、その他の破片の融合で形成されている。
赤いトリニタイト。これは核爆発で溶けた砂、銅線、その他の破片の融合で形成されている。 / Credit:LUCA BINDI AND PAUL J. STEINHARDT

このサンプルの中の、直径わずか10マイクロメートルの粒子の中に、二十面体準結晶という異常な構造が形成されていたのです。

準結晶という言葉に聞き覚えのない人も多いかもしれませんが、これは世界中の学者たちを驚かせた高次元構造の結晶なのです。

次ページ高次元構造の結晶 準結晶とは?

<

1

2

3

>

物理学physics

もっと見る

Special

注目pick up !!