La trinitita , también conocida como atomita o vidrio de Alamogordo, [1] [2] es un material vítreo que quedó en el desierto después de la prueba de la bomba atómica Trinity el 16 de julio de 1945 cerca de Alamogordo , Nuevo México . Formado principalmente a partir de arena arcósica fundida por explosión atómica compuesta de granos de cuarzo y feldespato (ambos microclina y una cantidad menor de plagioclasa con pequeñas cantidades de calcita , hornblenda y augita en una matriz de arena arcillosa ).[3] El material se describió por primera vez en el Mineralogista estadounidense en 1948 [4] .
Por lo general, es de color verde claro, aunque los colores pueden variar [4] , con tonos rojos y negros. [5] Moderadamente radiactivo, pero seguro de manipular. [6] [7] [8]
A fines de la década de 1940 y principios de la de 1950, se recolectaron especímenes y se vendieron a coleccionistas de minerales como novedad. Todavía se encuentran restos del material en el sitio de prueba, a partir de 2019, [9] aunque gran parte fue demolido y eliminado por la Comisión de Energía Atómica de EE . UU . en 1953. [diez]
En 2005, en el Laboratorio Nacional de Los Álamos , Robert Hermes y William Strickfaden afirmaron que la mayor parte del mineral se formó a partir de arena que se condensó dentro de la bola de fuego y luego se asentó en forma líquida. [11] En un artículo de 2010 en Geology Today, Nelson Eby de la Universidad de Massachusetts Lowell y Robert Hermes describieron la trinititis:
El interior del vidrio contiene partículas fundidas de la bomba atómica original, así como estructuras de soporte y varios radionúclidos formados durante la explosión. El vidrio en sí es notablemente complejo en una escala de decenas a cientos de micrómetros; además de vidrio fundido de varias composiciones, también contiene granos de cuarzo sin fundir. El traslado del material fundido a través del aire dio lugar a la formación de partículas en forma de esferas y pesas. Formaciones vítreas similares se forman durante todas las explosiones nucleares terrestres y contienen información que se puede utilizar para identificar un dispositivo nuclear. [12]
Esta evidencia fue apoyada por F. Belloni et al. en un estudio de 2011 basado en imágenes nucleares y técnicas de espectrometría. [13] Los investigadores plantearon la hipótesis de que la trinitita verde contenía material de la estructura de soporte de la bomba, mientras que la trinitita roja contenía material derivado del cableado eléctrico de cobre. [catorce]
El vidrio ha sido descrito como "un objeto de 1 a 2 centímetros de espesor, con una superficie superior marcada por una muy fina dispersión de polvo que cayó sobre él mientras aún estaba fundido. En la parte inferior hay una película más gruesa de material parcialmente fundido que pasa a el suelo, del cual se obtuvo. El vidrio es de color verde pálido y el material es extremadamente vesicular con burbujas de tamaño casi del espesor total de la muestra".
Aproximadamente 4,3 × 10 19 ergios o 4,3 × 10 12 julios de energía térmica entraron en la formación del vidrio, y dado que la temperatura requerida para derretir la arena en la forma de vidrio observada era de aproximadamente 1470 Celsius, la temperatura mínima de diseño a la que se sometió la arena . [15] El material que golpeó la bola de fuego se calentó durante 2-3 segundos antes de solidificarse nuevamente. [16] Los elementos relativamente volátiles, como el zinc, se encuentran en cantidades que son menores cuanto más cerca se encuentra la trinitita formada del epicentro de la explosión; cuanto más alta es la temperatura, más se evaporan y no se capturan a medida que el material se vuelve a solidificar. [17]
Como resultado de la explosión, una gran cantidad de trinitita se esparció alrededor del cráter [18] , y en septiembre de 1945, la revista Time escribió que el lugar había tomado la apariencia de un “lago de jade verde”, donde “el vidrio se toma”. en formas extrañas: bolas torcidas, láminas anudadas de un cuarto de pulgada de espesor, ampollas rotas de paredes delgadas, formas verdes parecidas a gusanos. [2] La presencia de formas redondeadas parecidas a cuentas sugiere que parte del material se derritió después de ser levantado en el aire, en lugar de derretirse al nivel del suelo. [14] El resto de la trinitita se formó en la superficie y contiene inclusiones de arena compactada. [16] Esta trinitita se enfrió rápidamente en su superficie superior, mientras que la superficie inferior se sobrecalentó. [19]
La naturaleza caótica de la creación de trinitite ha dado lugar a variaciones tanto en la estructura como en la composición exacta. [dieciséis]
El objeto se describe como "una capa de 1 a 2 centímetros de espesor, con una superficie superior marcada por una muy fina dispersión de polvo que cayó sobre ella mientras estaba en estado fundido. Debajo hay una película más gruesa de material parcialmente fundido, no fusionado uniformemente con el suelo original. El color del vidrio es verde botella pálido, y el material es extremadamente vesicular con tamaños de burbujas que alcanzan casi el espesor total de la muestra" [3] . Las formas de trinitita son fragmentos verdes de 1-3 cm de espesor, lisos por un lado y ásperos por el otro; esto es trinitita, que se enfrió después de aterrizar en estado fundido en el suelo. [21] [19]
Aproximadamente el 30 % del volumen de la trinitita es espacio vacío, aunque los valores exactos varían mucho entre las muestras. Trinitite también tiene varios otros defectos como grietas . [16] En la trinitita que se ha enfriado después de la precipitación, la superficie superior lisa contiene una gran cantidad de burbujas pequeñas, mientras que la capa rugosa inferior tiene una menor densidad de burbujas, pero son más grandes. [19] La trinitita es predominantemente alcalina. [21]
Uno de los isótopos más inusuales que se encuentran en la trinitita es el producto de activación de neutrones del bario , el bario en el dispositivo de Trinity estaba en Boratol , la "lente explosiva lenta" utilizada en el dispositivo de activación. [22] El cuarzo es el único mineral conservado en la mayoría de las trinititas. [dieciséis]
La trinitita tiene poca radiactividad y es segura de manejar si se ingiere. [2] Todavía contiene los radionúclidos 241 Am , 137 Cs y 152 Eu debido a que Trinity es plutonio . [21]
Hay dos formas de vidrio de trinitita con diferentes índices de refracción . El vidrio de índice de refracción más bajo está compuesto principalmente de sílice , mientras que la variante de índice más alto tiene componentes mixtos. La trinitita roja existe en ambas variantes y además contiene vidrio rico en cobre, hierro y plomo, así como glóbulos metálicos. [4] El color negro de la trinitita se debe a su alto contenido de hierro. [5]
En un estudio publicado en 2021, se descubrió que una muestra de trinitita roja contenía cuasicristales complejos previamente desconocidos, el cuasicristal artificial más antiguo conocido, con un grupo de simetría en forma de icosaedro [23] . Se compone de hierro, silicio, cobre y calcio. [18] La estructura de un cuasicristal exhibe una simetría rotacional quíntuple , que no puede formarse naturalmente. [23] El geólogo Luca Bindi de la Universidad de Florencia y Paul Steinhardt llevaron a cabo un estudio de los cuasicristales , después de que sugirieron que la trinitita roja probablemente contiene cuasicristales, ya que a menudo contienen elementos que rara vez se combinan. [18] [24] La estructura tiene la fórmula Si 61 Cu 30 Ca 7 Fe 2 . [23] Se encontró un grano de 10 μm después de diez meses de trabajo en seis muestras pequeñas de trinitita roja. [18] [24] [25]
Un estudio de 2010 publicado en la revista de acceso abierto Proceedings of the National Academy of Sciences examinó el valor potencial de la trinitita para la ciencia forense nuclear. [26] Antes de este estudio, se suponía que los componentes de la trinitita se unían de manera idéntica y no se podía determinar su composición original. El estudio encontró que el vidrio de las explosiones nucleares podría proporcionar información sobre el dispositivo y los componentes relacionados, como el embalaje. [27]
Durante la década de 2010, se gastaron millones de dólares en la investigación de la trinitita para comprender mejor qué información contiene este vidrio que se puede usar para comprender la explosión nuclear que los causó. [28] El equipo de diseño sugirió que el análisis Trinitite de 2010 sería útil para identificar a los responsables de un futuro ataque nuclear. [27] [29]
Los investigadores involucrados en el descubrimiento del cuasicristal sugirieron que su trabajo podría mejorar los esfuerzos de investigación sobre proliferación nuclear porque los cuasicristales no se descomponen, a diferencia de otras pruebas de las pruebas de armas nucleares. [23] La trinitita fue elegida como tema de estudio en parte debido a lo bien que los científicos de la época documentaron la prueba nuclear [17] . Un estudio de 2015 publicado en el Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry , financiado por la Administración Nacional de Seguridad Nuclear, describe un método mediante el cual se puede sintetizar intencionalmente vidrio similar a la trinitita para usarlo como sujetos de prueba para nuevas técnicas forenses nucleares. [16] La ablación con láser se utilizó por primera vez con éxito para identificar una firma isotópica exclusiva del uranio dentro de una bomba, modelada a partir de la trinitita, lo que demuestra la eficacia de este método más rápido [30] .
A veces, el nombre trinitite se aplica ampliamente a todos los restos de vidrio de las pruebas de bombas nucleares, no solo a la prueba Trinity.
Se han descrito fragmentos vítreos negros de arena derretida endurecida por la explosión en un sitio de prueba francés en Argel ( Reggan ).
Kharitonchik (plural: kharitonchiki) es un análogo de la trinitita que se encuentra en el sitio de prueba de Semipalatinsk, en Kazajstán, en los sitios de pruebas nucleares atmosféricas soviéticas. Este material negro poroso, generalmente en forma de gránulos, lleva el nombre de uno de los principales científicos soviéticos involucrados en armas nucleares, Yuli Borisovich Khariton .
La trinitita, como varios minerales naturales similares, es vidrio fundido:
Aunque la trinitita y materiales similares son antropogénicos, las fulguritas se encuentran en muchas regiones propensas a tormentas eléctricas y desiertos, y son formas naturales vítreas huecas o duras, lingotes, gotas, bultos, costras o estructuras dendríticas compuestas de arena de cuarzo, sílice, piedra, caliche , biomasa, arcilla u otro tipo de suelos y sedimentos. Formado como resultado de la caída de rayos. En la vida cotidiana, son más conocidos como dedos del diablo.
El vidrio de impacto, un material similar a la trinitita, se puede formar a partir de impactos de meteoritos. Impactita .
Inicialmente, la trinitita no se consideró gran cosa en el contexto de las pruebas nucleares y la Guerra Fría en curso, pero cuando terminó el enfrentamiento, los visitantes comenzaron a fijarse en el vidrio y a coleccionarlo como recuerdo. [2]
Durante algún tiempo se pensó que la arena del desierto simplemente se había derretido por el calor directo de la bola de fuego y no era particularmente peligrosa. Así, en 1945 se vendió como apta para uso en joyería en 1945 [31] [32] y 1946. [2]
Actualmente es ilegal tomar el material restante del sitio, gran parte del cual ha sido retirado por el gobierno de los EE. UU. y enterrado en otro lugar de Nuevo México; sin embargo, el material que se tomó antes de esta prohibición todavía está en manos de los recolectores y está legalmente disponible en las tiendas de minerales. [2] [28] Hay muchas falsificaciones conocidas entre los coleccionistas. Estas falsificaciones utilizan varios medios para dar a la sílice una apariencia verde vítrea, así como para lograr una radiactividad moderada; sin embargo, solo la trinitita de una explosión nuclear contendrá ciertos productos de activación de neutrones que no se encuentran en las menas y minerales naturalmente radiactivos. La espectroscopia de rayos gamma permite reducir el círculo de posibles explosiones nucleares, como resultado de lo cual se formó este o aquel material. [33] [5]
Hay especímenes de trinitita que se encuentran en el Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural [2] , el Museo del Patrimonio en Nuevo México [34] y el Museo del Vidrio en Corning [en] [35] ; en el Museo Nacional de Pruebas Atómicas [en] hay un pisapapeles que contiene trinitita [36] . Fuera de los EE. UU., la trinitita se encuentra en las colecciones del Museo Británico de Ciencias [37] así como en el Museo Canadiense de la Guerra [38] .