6 Ağustos 1945’te dünya sonsuza dek değişti.
Bu, insanlığın ilk kez en güçlü silahı kendi üzerine yönelttiği gündü – ABD’nin Japonya’daki Hiroşima şehrine atom bombası düşürdüğü zaman.
Saniyeler içinde, alev topunun sıcaklığı 7.000 °C’yi (12.600 °F) aşarak et ve metali buharlaştırdı.
Ve, yıkımın ardından soğurken, dünyada daha önce hiç görülmemiş bir şey kül yığınlarında oluştu.
Hiroşima Körfezi’ndeki maddelerden elde edilen küçük bir metal alaşımlı parçacıkta, İtalya’nın Floransa Üniversitesi’nden jeolog Luca Bindi liderliğindeki bilim insanları, atom bombasının yarattığı olağanüstü koşullarda oluşmuş benzersiz bir metal alaşımını belirledi.
“Nükleer bir alev topu, birçok farklı maddeyi aşırı ısıya, şiddetli karışıma ve inanılmaz derecede hızlı soğumaya maruz bırakır; bu süreçler saniyeler içinde gerçekleşir,” diyor Bindi.
“Bu, araştırmacıların laboratuvarlarda yıllarca sürecek kontrollü malzeme deneylerinin sayısız kombinasyonunu aynı anda gerçekleştirir.”
Bilinen 15 kilotonluk patlama, Little Boy olarak bilinen bombanın Hiroşima üzerinde patlamasıyla birçok iz bıraktı. Bunlardan bazıları, örneğin beton ve taştaki kurbanların gölgeleri, iyi bilinirken, diğerleri daha ince detaylardır.
Bunlar arasında, buharlaşmış ve erimiş maddenin karıştırılıp hızla soğuduğu hava patlaması sırasında oluşan camlı parçacıklar olan “hiroşimaite” olarak bilinen mikroskobik parçacıklar da bulunmaktadır.
Bu parçacıklar, alev topunun fiziksel bir kaydını taşır. Farklı maddeler, normal koşullar altında veya yapay üretim koşulları altında bile ortaya çıkmayacak kombinasyonlarda karıştırılır.
“Metaller, cam, toprak ve yapı malzemeleri çok yüksek sıcaklıklarda buharlaştırılır ve karıştırılarak alışılmadık kimyasal kombinasyonlar oluşturulur,” diye açıklıyor Bindi.
“Alev topu genişledikçe, malzeme hızla yoğunlaşır ve soğur; bu durum, normalde oluşacak daha basit ve daha stabil yapılara dönüşmeden önce sıra dışı atom düzenlenmelerinin sabitlenmesine neden olur.”
Önceki çalışmalar, Hiroşima patlama ürünlerinde, o anda oluşan aşırı koşullar altında ortaya çıkan alışılmadık yoğunlaşmaların bulunduğunu zaten göstermişti.
Bindi ve ekibi, bu çalışmada, her bir küçük kürenin mikroskopik kompozisyonunu ve yapısını incelemek için çeşitli yüksek çözünürlüklü teknikler kullanarak 34 hiroşimaite örneğini incelediler.
Bu örneklerden biri özellikle ilginçti. Matrisinde, demir-krom alaşımından oluşan çok sayıda mikroskobik parçacık bulunuyordu.
Bu metalik parçacıklardan çoğu, o bağlam için beklendiği gibiydi.
Ancak biri diğerlerinden farklıydı.
“İlk ipucu, kimyasal analizlerden geldi: bir tanesinde, çevresindeki demir-krom açısından zengin metal parçacıklarına göre çok daha fazla silisyum bulunuyordu,” diyor Bindi.
Bu parça yaklaşık 10 mikrometre çapındadır ve, elektron mikro prob analizi ile belirlendiği üzere, ağırlıklı olarak demir, ayrıca krom, silisyum, nikel, molibden, manganez ve alüminyum içerir. Ancak onu özel kılan sadece elementlerin karışımı değildi.
Araştırmacılar, daha yakından incelemek için bu parçadan üç tane seçti: sıra dışı olan ve yaklaşık aynı boyutta üç tane başka parça.
İnce bir iğne kullanarak, dikkatlice polimerize edilmiş örnekten bu parçaları çıkardılar ve her birinin içindeki atomların düzenini belirlemek için “tek kristal X-ışını kırınımı” adı verilen bir teknik kullandılar.
Karşılaştırma amacıyla kullanılan üç parçada, normal demir yapısında beklenen basit kübik yapı bulunuyordu.
Ancak sıra dışı olan parça farklıydı.
“Yenilik,” diyor Bindi, “o özel kimyasal kombinasyon ve kristal yapıdadır; bu, bilinen endüstriyel alaşımlarda veya daha önce bildirilen patlama ürünlerinde bulunmamaktadır.”
Bir alaşımın tanımı sadece içerdiği elementlere değil, aynı zamanda bu atomların nasıl düzenlendiğine de bağlıdır. Aynı elementleri içeren iki malzeme, kristal yapılarına bağlı olarak çok farklı özelliklere sahip olabilir. Bu nedenle, kimyasal kombinasyon ve yapı, yeni alaşımın benzersizliğini tanımladı.
X-ışını kırınımı, karşılaştırma amacıyla kullanılan parçalarda bulunan basit kübik düzenlemenin aksine, silisyum açısından zengin parçada daha karmaşık, yüksek derecede düzenlenmiş bir kübik yapı olan “AlAu₄ yapısı” olarak bilinen bir yapı olduğunu ortaya çıkardı.
Araştırmacılar, bunun nükleer patlamanın yarattığı aşırı koşullar altında oluştuğuna inanıyorlar; metal buharından yoğunlaşmış ve ardından olağanüstü hızlı soğumuştur.
Normal koşullarda, yoğuşma daha yavaş gerçekleşirse, parça daha basit bir yapıya dönüşecekti.
Bunun yerine, alaşım daha stabil hale gelmeden önce çok karmaşık bir konfigürasyonda hapsolmuştu.
Ve bu, nükleer patlama ürünleri için alışılmadık olmayabilir. Bu yılın başlarında, Bindi liderliğindeki başka bir ekip, 1945’te gerçekleştirilen Trinity testinin kalıntılarında bulunan daha önce bilinmeyen bir “klorat” keşfetti.
“Bu bulgular, tarihi patlama kalıntıları arasında çok sayıda nadir ve kararsız fazın bulunduğunu gösteriyor; bunlar genellikle sadece birkaç mikrometre çapındaki taneciklerde gizlidir ve bu nedenle kolayca gözden kaçırılabilir,” diyor Bindi.
Bu, nükleer patlamaların ardından kalan kül yığınlarında, henüz bilmediğimiz malzemelerin mikroskobik bir kütüphanesinin bulunduğunu gösteriyor; bunlar, kasıtlı olarak yeniden üretilmesi zor olan aşırı ve kısa süreli koşullar altında oluşturulmuştur.
Ancak bunların nasıl yaratıldığı asla unutulmamalıdır – insanlığın en büyük trajedilerinden birinin kalıntıları içinde daha önce bilinmeyen bir malzeme keşfetmenin yarattığı derin ironi.
“Bu gerilim her zaman vardır,” diyor Bindi.
“Bilimsel olarak, bu malzeme olağanüstüdür, ancak bu, bilimsel bilginin geldiği büyük acıdan ayrı tutulamaz; bu nedenle, çalışmaya mütevazılıkla, saygıyla ve derin bir farkındalıkla yaklaşılmalıdır.”
Bu bulgular, Science Advances dergisinde yayınlanmıştır.
Bu makale Rachel Garner tarafından kontrol edilmiş ve Rebecca Dyer tarafından düzenlenmiştir. Süreçten gurur duysak da, biz de sadece insanlarız. Bir hata görürseniz, lütfen bize bildirin.
Kaynak: Sciencealert
