Trinitite, ook bekend als atomsite, is een glasachtige substantie die is gevormd door de extreme hitte van de Trinity-kernbomtest op 16 juli 1945 in New Mexico. Het materiaal ontstond toen arkosisch zand smolt bij temperaturen van minstens 1.470 °C.
Kenmerken en samenstelling Het glas is meestal lichtgroen, maar kan ook rood (door koperen bedrading) of zwart (door een hoog ijzergehalte) zijn. Naast gesmolten zand bevat het materiaal resten van de bomstructuur en radionucliden. Een opmerkelijke wetenschappelijke ontdekking uit 2021 is de aanwezigheid van een zeldzaam quasikristal in rode trinitite, het oudst bekende door mensen gemaakte quasikristal.
Wetenschappelijk en cultureel belang In het veld van nucleair forensisch onderzoek wordt trinitite gebruikt om te begrijpen hoe glas van nucleaire detonaties informatie kan verschaffen over de gebruikte apparatuur en componenten. Cultureel gezien is het materiaal een gewild verzamelobject geworden en is het te vinden in diverse musea wereldwijd, waaronder het Smithsonian en het Hiroshima Peace Memorial Museum.
Vergelijkingen Het artikel trekt parallellen met andere antropogene glazen, zoals hiroshimaite (Japan) en kharitonchiki (Kazachstan), en vergelijkt het met natuurlijke vormen van smeltglas zoals fulgurieten (blikseminslagen) en impactieten (meteorietinslagen).
Trinitite
Het materiaal is meestal lichtgroen, hoewel er in één sectie van de explosieplaats ook rode trinitite is gevonden, en er is ook zeldzame zwarte trinitite gevormd. Het is licht radioactief, maar veilig om aan te raken. In 2018 waren er nog stukken van het materiaal aanwezig op de Trinity-site, hoewel het grootste deel in 1953 door de United States Atomic Energy Commission is weggeschoven en begraven.
Ontstaan
In 2005 theoretiseerden Robert E. Hermes, wetenschapper bij het Los Alamos National Laboratory, en onafhankelijk onderzoeker William Strickfaden dat een groot deel van het glas werd gevormd door zand dat in de vuurbal werd opgezogen en vervolgens in vloeibare vorm naar beneden regende. In een artikel uit 2010 in Geology Today beschrijven Nelson Eby van de University of Massachusetts Lowell en Robert Hermes trinitite als volgt:
In het glas bevinden zich gesmolten delen van de eerste atoombom, de ondersteuningsstructuren en diverse radionucliden die tijdens de detonatie zijn gevormd. Het glas zelf is wonderbaarlijk complex op een schaal van tientallen tot honderden micrometer en bevat, naast glazen van variërende samenstelling, ook ongesmolten kwartskorrels. Het transport van het gesmolten materiaal door de lucht leidde tot de vorming van sferen en haltervormige glasdeeltjes. Vergelijkbare glazen worden gevormd bij alle bovengrondse nucleaire detonaties en bevatten forensische informatie die kan worden gebruikt om het atoomapparaat te identificeren.
Dit werd ondersteund door een studie uit 2011 gebaseerd op nucleaire beeldvorming en spectrometrische technieken. Onderzoekers theoretiseren dat donkergroene, grijze en zwarte trinitite variërende concentraties materiaal bevatten van de stalen ondersteuningsstructuur van de bom, terwijl rode trinitite materiaal bevat dat afkomstig is van koperen elektrische bedrading.
Er wordt geschat dat er 4.300 gigajoule ($4,3 \times 10^{19}$ erg) aan warmte-energie is gebruikt om het glas te vormen. Aangezien de temperatuur die nodig is om het zand te smelten tot de waargenomen glasvorm ongeveer 1.470 °C (2.680 °F) was, wordt dit geschat als de minimumtemperatuur waaraan het zand werd blootgesteld. Materiaal in de vuurbal was naar schatting 2 tot 3 seconden oververhit voordat het stolde. Relatief vluchtige elementen, zoals zink, komen in afnemende hoeveelheden voor naarmate de trinitite dichter bij het centrum van de explosie is gevormd. Hoe hoger de temperatuur, hoe meer deze vluchtige elementen verdampten en niet werden vastgelegd tijdens het stollen.
De detonatie liet grote hoeveelheden trinitite verspreid rond de krater achter. Het tijdschrift Time schreef in september 1945 dat de plek het uiterlijk kreeg van "een meer van groen jade," terwijl "het glas vreemde vormen aanneemt — scheve knikkers, knobbelige platen van een kwart inch dik, gebroken dunwandige bellen, groene wormachtige vormen." De aanwezigheid van ronde, kraalachtige vormen suggereert dat sommige materialen smolten nadat ze in de lucht waren geworpen en al gevormd landden, in plaats van op grondniveau te blijven en daar te smelten. Andere trinitite, die op de grond werd gevormd, bevat insluitingen van versmolten zand. Deze trinitite koelde snel af aan het bovenoppervlak, terwijl het onderste oppervlak oververhit was.
Samenstelling
De chaotische aard van de vorming van trinitite heeft geleid tot variaties in zowel structuur als samenstelling. Het glas is beschreven als "een laag van 1 tot 2 centimeter dik, waarbij het bovenoppervlak is gemarkeerd door een zeer dunne bestuiving van stof dat erop viel terwijl het nog gesmolten was. Aan de onderkant bevindt zich een dikkere film van gedeeltelijk gefuseerd materiaal, die overgaat in de bodem waaruit het is afgeleid. De kleur van het glas is bleek flesgroen, en het materiaal is extreem vesiculair, waarbij de grootte van de bellen varieert tot bijna de volledige dikte van het monster." De meest voorkomende vorm van trinitite bestaat uit groene fragmenten van 1 tot 3 cm dik, glad aan één zijde en ruw aan de andere; dit is de trinitite die afkoelde nadat deze nog gesmolten op de woestijnvloer landde.
Ongeveer 30% van trinitite bestaat uit lege ruimte, hoewel de porositeit sterk varieert tussen monsters. Trinitite vertoont diverse andere defecten, zoals scheuren. In trinitite die afkoelde na het landen, bevat het gladde bovenoppervlak grote aantallen kleine blaasjes (vesikels), terwijl de onderste ruwe laag een lagere vesikel-dichtheid maar grotere blaasjes heeft. Het is primair alkalisch.
Een van de ongebruikelijker isotopen die in trinitite worden gevonden, is een barium-neutronactivatieproduct; het barium in het Trinity-apparaat was afkomstig van de langzame explosieve lens die in het apparaat werd gebruikt, bekend als Baratol. Kwarts is het enige overlevende mineraal in de meeste trinitite. Trinitite bevat geen straling meer die schadelijk is, tenzij het wordt ingeslikt. Vanwege het gebruik van een plutoniumbom bij de Trinity-test bevat het nog steeds de radionucliden $^{241}\text{Am}$, $^{137}\text{Cs}$ en $^{152}\text{Eu}$.
Variaties
Er zijn twee vormen van trinitite-glas met verschillende brekingsindices. Het glas met de lagere index bestaat grotendeels uit siliciumdioxide, terwijl het glas met de hogere index een gemengde samenstelling heeft. Rode trinitite bestaat in beide varianten en bevat glas dat rijk is aan koper, ijzer en lood, evenals metallische bolletjes. De kleur van zwarte trinitite is het resultaat van een hoog ijzergehalte.
In een studie gepubliceerd in 2021 werd ontdekt dat een monster van rode trinitite een voorheen onontdekt complex quasikristal bevat. Dit is het oudst bekende door mensen gemaakte quasikristal, met een symmetriegroep in de vorm van een icosaëder. Het is samengesteld uit ijzer, silicium, koper en calcium. De structuur van het quasikristal vertoont een vijfvoudige rotationele symmetrie. Het onderzoek naar het quasikristal werd geleid door geoloog Luca Bindi van de Universiteit van Florence en Paul Steinhardt, nadat deze theoretiseerde dat rode trinitite waarschijnlijk quasikristallen bevat, omdat deze vaak elementen bevatten die zelden combineren. De structuur heeft de formule $\text{Si}{61}\text{Cu}{30}\text{Ca}7\text{Fe}2$. Na tien maanden werk aan zes kleine monsters van rode trinitite werd één enkele korrel van $10\text{ }\mu\text{m}$ gedetecteerd.
Nucleair forensisch onderzoek
Een studie uit 2010 in het open access tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences onderzocht de potentiële waarde van trinitite voor het veld van nucleair forensisch onderzoek. Voor dit onderzoek werd aangenomen dat de componenten van trinitite identiek waren gefuseerd en dat hun oorspronkelijke samenstelling niet kon worden vastgesteld. De studie toonde aan dat glas van nucleaire detonaties informatie kan verschaffen over het apparaat en bijbehorende componenten, zoals de verpakking.
Tijdens de jaren 2010 werd er voor miljoenen dollars onderzoek gedaan om trinitite te analyseren en te bepalen welke informatie het glas bevatte die kon helpen bij het verklaren van de nucleaire explosie die het creëerde. Onderzoekers theoretiseerden dat analyse van trinitite nuttig kan zijn voor het forensisch identificeren van daders van een toekomstige nucleaire aanval.
Onderzoekers die betrokken waren bij de ontdekking van quasikristallen speculeerden dat hun werk de inspanningen om de proliferatie van kernwapens te onderzoeken zou kunnen verbeteren, omdat quasikristallen niet vervallen, in tegenstelling tot ander bewijsmateriaal dat wordt geproduceerd door kernwapentesten. Trinitite is gekozen als onderzoeksobject, mede omdat de nucleaire test goed gedocumenteerd was. Een studie uit 2015 in het Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, gefinancierd door de National Nuclear Security Administration, beschrijft een methode waarbij trinitite-achtig glas doelbewust kan worden gesynthetiseerd voor gebruik als testobject voor nieuwe nucleaire forensische technieken. Laserablatie werd voor het eerst succesvol gebruikt om de isotopische signatuur uniek voor het uranium in de bom te identificeren uit een monster van trinitite, waarmee de effectiviteit van deze snellere methode werd aangetoond.
Culturele impact
Trinitite werd aanvankelijk niet als bijzonder beschouwd in de context van de nucleaire test en de lopende oorlog, maar toen de oorlog eindigde, begonnen bezoekers het glas op te merken en als souvenirs te verzamelen. Een tijd lang werd geloofd dat het woestijnzand simpelweg was gesmolten door de directe stralingsenergie van de vuurbal en niet bijzonder gevaarlijk was. Daarom werd het in 1945 en 1946 op de markt gebracht als geschikt voor gebruik in sieraden.
Tegenwoordig is het illegaal om het resterende materiaal van de site mee te nemen; een groot deel is door de Amerikaanse overheid verwijderd en elders in New Mexico begraven. Materiaal dat vóór dit verbod is meegenomen, bevindt zich echter nog in handen van verzamelaars en is legaal verkrijgbaar in mineraalwinkels. Er is ook nagemaakt trinitite op de markt; de authenticiteit van trinitite vereist wetenschappelijke analyse.
Er zijn monsters aanwezig in:
- Het National Museum of Nuclear Science and History;
- Het Smithsonian National Museum of Natural History;
- Het New Mexico Farm and Ranch Heritage Museum;
- Het Corning Museum of Glass (hier bevindt zich een briefopener met trinitite).
- Het National Atomic Testing Museum bezit een presse-papier met trinitite.
- In het Verenigd Koninkrijk bevat de collectie van de Science Museum Group een monster.
- In Canada bevindt zich een monster in het Canadian War Museum.
- In Hiroshima, Japan, is er een display van trinitite-monsters in het Hiroshima Peace Memorial Museum.
Het SETI Institute, dat zoekt naar tekenen van intelligent leven in de ruimte, verklaarde in 2021 dat trinitite zou worden opgenomen in hun bibliotheek van objecten die verbonden zijn aan "transformationele momenten" die van potentieel belang zouden kunnen zijn voor intelligente buitenaardse wezens. De sculptuur Trinity Cube van Trevor Paglen, tentoongesteld in 2019 in het Museum of Contemporary Art San Diego, is gedeeltelijk gemaakt van trinitite. Het kunstwerk Trinitite, Ground Zero, Trinity Site, New Mexico (ca. 1988) van fotograaf Patrick Nagatani bevindt zich in het Denver Art Museum.
Vergelijkbare materialen
Soms wordt de naam trinitite breed toegepast op alle glasachtige residuen van kernbomtesten, en niet alleen op de Trinity-test. Zwarte vitreuze fragmenten van gesmolten zand die waren gestold door de hitte van een nucleaire explosie werden gecreëerd door Franse testen op de Reggane-site in Algerije. Na de atoombom op Hiroshima werd in 2016 ontdekt dat tussen 0,6% en 2,5% van het zand op lokale stranden bestond uit gefuseerde glazen sferen die tijdens de bombardementen waren gevormd. Net als trinitite bevat dit glas materiaal uit de lokale omgeving, waaronder materialen van gebouwen die bij de aanval waren verwoest. Dit materiaal is hiroshimaite genoemd. Kharitonchiki (enkelvoud: kharitonchik) is een analogon van trinitite gevonden op de Semipalatinsk-testlocatie in Kazachstan bij de grondnulpunten van Sovjet-atmosferische kernproeven. Dit poreuze zwarte materiaal is vernoemd naar een van de vooraanstaande Russische kernwapenwetenschappers, Yulii Borisovich Khariton.
Trinitite is, samen met verschillende soortgelijke natuurlijk voorkomende mineralen, een smeltglas. Terwijl trinitite en materialen met vergelijkbare vormingsprocessen, zoals lavinite, antropogeen (door menselijk handelen ontstaan) zijn, zijn fulgurieten natuurlijk gevormde glasachtige materialen die worden gegenereerd wanneer bliksem inslaat in sedimenten zoals zand. Impactiet, een materiaal dat lijkt op trinitite, kan worden gevormd door meteorietinslagen. De geologie van de Maan bevat veel gesteenten die zijn gevormd door een of meer grote inslagen, waarbij vluchtige elementen in lagere hoeveelheden worden gevonden naarmate ze dichter bij het inslagpunt liggen, vergelijkbaar met de distributie van vluchtige elementen in trinitite.
Referenties
- Giaimo, Cara (30 juni 2017). "The Long, Weird Half-Life of Trinitite". Atlas Obscura.
- Rhodes, Richard (september 2019). "A Chunk of Trinitite Reminds Us of the Sheer, Devastating Power of the Atomic Bomb". Smithsonian Magazine.
- Ross, Clarence S. (1948). "Optical properties of glass from Alamogordo, New Mexico". American Mineralogist: Journal of Earth and Planetary Materials. 33 (5–6): 360–362.
- Eby, G. Nelson; Charnley, Norman; Pirrie, Duncan; Hermes, Robert; Smoliga, John; Rollinson, Gavyn (2015). "Trinitite redux: Mineralogy and petrology". American Mineralogist. 100 (2–3): 427–441.
- Williams, Katie (2 november 2017). "The beauty created by the 'Destroyer of Worlds'". The University of New Mexico Newsroom.
- Kolb, W. M., and Carlock, P. G. (1999). Trinitite: The Atomic Age Mineral.
- "Trinitite". ORAU Museum of Radiation and Radioactivity. Oak Ridge Associated Universities.
- Analyzing Trinitite, Hunter Scott.
- Burge, David (4 april 2018). "Have a blast: Trinity Site allows public to visit where first atomic bomb was tested". The El Paso Times.
- Carroll L. Tyler, AEC brief aan de gouverneur van New Mexico, 16 juli 1953. Nuclear Testing Archive.
- Casey, Kevin (2006). "New Theory on the Formation of Trinitite". White Sands Missile Range.
- Hermes, Robert E.; Strickfaden, William B. (2005). "A New Look at Trinitite". Nuclear Weapons Journal (2): 2–7.
- Eby, N.; Hermes, R.; Charnley, N.; Smoliga, J. (24 september 2010). "Trinitite—the atomic rock". Geology Today. 26 (5): 180–185.
- Belloni, F.; Himbert, J.; Marzocchi, O.; Romanello, V. (2011). "Investigating incorporation and distribution of radionuclides in trinitite". Journal of Environmental Radioactivity. 102 (9): 852–862.
- Powell, Devin (18 juni 2013). "Riddle of the sands scattered around Trinity atomic test site". The Guardian.
- "Interim report of CDC's Lahdra project – Appendix N. p. 38".
- Molgaard, Joshua J.; Auxier, John D.; Giminaro, Andrew V.; Oldham, C. J.; Cook, Matthew T.; Young, Stephen A.; Hall, Howard L. (20 januari 2015). "Development of synthetic nuclear melt glass for forensic analysis". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 304 (3): 1293–1301.
- Crane, Leah (8 februari 2017). "Glass from nuclear test site shows the moon was born dry". New Scientist.
- Castelvecchi, Davide (17 mei 2021). "First nuclear detonation created 'impossible' quasicrystals". Nature.
- Patrick H. Donohue, Antonio Simonetti (januari 2016). "Vesicle Size Distribution as a Novel Nuclear Forensics Tool". PLoS One.
- Parekh, P. P.; Semkow, T. M.; Torres, M. A.; Haines, D. K.; Cooper, J. M.; Rosenberg, P. M.; Kitto, M. E. (2006). "Radioactivity in Trinitite six decades later". Journal of Environmental Radioactivity. 85 (1): 103–120.
- Bailey, Daniel J.; Stennett, Martin C.; Ravel, Bruce D.; Crean, Daniel E.; Hyatt, Neil C. (2019). "A synchrotron X-ray spectroscopy study of titanium co-ordination in explosive melt glass derived from the trinity nuclear test". RSC Advances. 9 (23): 12921–12927.
- "Newly discovered quasicrystal was created by the first nuclear explosion at Trinity Site". Los Alamos National Laboratory. 17 mei 2021.
- Privitera, Salvo (24 mei 2021). "Un 'quasicristallo' impossibile è stato trovato nel luogo del primo test nucleare". Everyeye Tech.
- Schultz, Isaac (18 mei 2021). "Researchers Find 'Forbidden' Quasicrystal in Wake of Nuclear Bomb Test". Gizmodo.
- Spotts, Pete (12 november 2010). "Scientists use 'trinitite' from 1945 to help decode nuclear blasts". The Christian Science Monitor.
- "Nuclear debris could reveal clues of bomb's origin". BBC. 8 november 2010.
- Geuss, Martin (9 januari 2014). "Trinitite: The radioactive rock buried in New Mexico before the Atari games". Ars Technica.
- Johnston, Casey (11 november 2010). "Nuclear debris carries signatures of bomb that caused it". Ars Technica.
- Scoles, Sarah (6 november 2018). "How a Uranium Hunter Sniffs Out Nuclear Weapons". Wired.
- "Steven L. Kay – Nuclearon – Trinitite varieties".
- "Interim report of CDC's Lahdra project – Appendix N. pp. 39–40".
- "Authenticating Trinitite nearly 70 years later". Enformable. 10 juli 2014.
- Gomez, Adrian (16 februari 2020). "Meanwhile, back at the ranch". The Albuquerque Journal.
- "5 Bits of Trinitite Glass" from the Corning Museum of Glass website.
- "Manhattan Project Artifacts" from the National Atomic Testing Museum's website.
- Science Museum Group. "Specimen of sand melted by the explosion of the first test atomic bomb, New Mexico, July 1945". 1946-182.
- "Trinitite fragment" from the Canadian War Museum's website.
- Smith, Adam (29 april 2021). "Seti is building a 'Library of the Great Silence' for alien civilisations to use". msn.org.
- Mayer, Pia (28 februari 2019). "Trevor Paglen unveils 'Sites Unseen' at MCASD Downtown". The Mesa Press.
- "Trinitite, Ground Zero, Trinity Site, New Mexico" on the website of the Denver Art Museum.
- Robert Twigger (2010). "Eight". Lost Oasis: In Search Of Paradise. Hachette. ISBN 9780297863878.
- "Radiological Conditions at the Former French Nuclear Test Sites in Algeria: Preliminary Assessment and Recommendations". International Atomic Energy Agency, 2005.
- Carne, Nick (19 mei 2019). "Hiroshima's sands contain atomic bomb glass". Cosmos Magazine.
- "A Nuclear Family Vacation in Russia". Slate. juli 2006.
- Wittke JH, et al. (2013). "Evidence for deposition of 10 million tonnes of impact spherules across four continents 12,800 y ago". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (23): E2088–97.
Trinitite
Het materiaal is meestal lichtgroen, hoewel er in één sectie van de explosieplaats ook rode trinitite is gevonden, en er is ook zeldzame zwarte trinitite gevormd. Het is licht radioactief, maar veilig om aan te raken. In 2018 waren er nog stukken van het materiaal aanwezig op de Trinity-site, hoewel het grootste deel in 1953 door de United States Atomic Energy Commission is weggeschoven en begraven.
Ontstaan
In 2005 theoretiseerden Robert E. Hermes, wetenschapper bij het Los Alamos National Laboratory, en onafhankelijk onderzoeker William Strickfaden dat een groot deel van het glas werd gevormd door zand dat in de vuurbal werd opgezogen en vervolgens in vloeibare vorm naar beneden regende. In een artikel uit 2010 in Geology Today beschrijven Nelson Eby van de University of Massachusetts Lowell en Robert Hermes trinitite als volgt:
In het glas bevinden zich gesmolten delen van de eerste atoombom, de ondersteuningsstructuren en diverse radionucliden die tijdens de detonatie zijn gevormd. Het glas zelf is wonderbaarlijk complex op een schaal van tientallen tot honderden micrometer en bevat, naast glazen van variërende samenstelling, ook ongesmolten kwartskorrels. Het transport van het gesmolten materiaal door de lucht leidde tot de vorming van sferen en haltervormige glasdeeltjes. Vergelijkbare glazen worden gevormd bij alle bovengrondse nucleaire detonaties en bevatten forensische informatie die kan worden gebruikt om het atoomapparaat te identificeren.
Dit werd ondersteund door een studie uit 2011 gebaseerd op nucleaire beeldvorming en spectrometrische technieken. Onderzoekers theoretiseren dat donkergroene, grijze en zwarte trinitite variërende concentraties materiaal bevatten van de stalen ondersteuningsstructuur van de bom, terwijl rode trinitite materiaal bevat dat afkomstig is van koperen elektrische bedrading.
Er wordt geschat dat er 4.300 gigajoule ($4,3 \times 10^{19}$ erg) aan warmte-energie is gebruikt om het glas te vormen. Aangezien de temperatuur die nodig is om het zand te smelten tot de waargenomen glasvorm ongeveer 1.470 °C (2.680 °F) was, wordt dit geschat als de minimumtemperatuur waaraan het zand werd blootgesteld. Materiaal in de vuurbal was naar schatting 2 tot 3 seconden oververhit voordat het stolde. Relatief vluchtige elementen, zoals zink, komen in afnemende hoeveelheden voor naarmate de trinitite dichter bij het centrum van de explosie is gevormd. Hoe hoger de temperatuur, hoe meer deze vluchtige elementen verdampten en niet werden vastgelegd tijdens het stollen.
De detonatie liet grote hoeveelheden trinitite verspreid rond de krater achter. Het tijdschrift Time schreef in september 1945 dat de plek het uiterlijk kreeg van "een meer van groen jade," terwijl "het glas vreemde vormen aanneemt — scheve knikkers, knobbelige platen van een kwart inch dik, gebroken dunwandige bellen, groene wormachtige vormen." De aanwezigheid van ronde, kraalachtige vormen suggereert dat sommige materialen smolten nadat ze in de lucht waren geworpen en al gevormd landden, in plaats van op grondniveau te blijven en daar te smelten. Andere trinitite, die op de grond werd gevormd, bevat insluitingen van versmolten zand. Deze trinitite koelde snel af aan het bovenoppervlak, terwijl het onderste oppervlak oververhit was.
Samenstelling
De chaotische aard van de vorming van trinitite heeft geleid tot variaties in zowel structuur als samenstelling. Het glas is beschreven als "een laag van 1 tot 2 centimeter dik, waarbij het bovenoppervlak is gemarkeerd door een zeer dunne bestuiving van stof dat erop viel terwijl het nog gesmolten was. Aan de onderkant bevindt zich een dikkere film van gedeeltelijk gefuseerd materiaal, die overgaat in de bodem waaruit het is afgeleid. De kleur van het glas is bleek flesgroen, en het materiaal is extreem vesiculair, waarbij de grootte van de bellen varieert tot bijna de volledige dikte van het monster." De meest voorkomende vorm van trinitite bestaat uit groene fragmenten van 1 tot 3 cm dik, glad aan één zijde en ruw aan de andere; dit is de trinitite die afkoelde nadat deze nog gesmolten op de woestijnvloer landde.
Ongeveer 30% van trinitite bestaat uit lege ruimte, hoewel de porositeit sterk varieert tussen monsters. Trinitite vertoont diverse andere defecten, zoals scheuren. In trinitite die afkoelde na het landen, bevat het gladde bovenoppervlak grote aantallen kleine blaasjes (vesikels), terwijl de onderste ruwe laag een lagere vesikel-dichtheid maar grotere blaasjes heeft. Het is primair alkalisch.
Een van de ongebruikelijker isotopen die in trinitite worden gevonden, is een barium-neutronactivatieproduct; het barium in het Trinity-apparaat was afkomstig van de langzame explosieve lens die in het apparaat werd gebruikt, bekend als Baratol. Kwarts is het enige overlevende mineraal in de meeste trinitite. Trinitite bevat geen straling meer die schadelijk is, tenzij het wordt ingeslikt. Vanwege het gebruik van een plutoniumbom bij de Trinity-test bevat het nog steeds de radionucliden $^{241}\text{Am}$, $^{137}\text{Cs}$ en $^{152}\text{Eu}$.
Variaties
Er zijn twee vormen van trinitite-glas met verschillende brekingsindices. Het glas met de lagere index bestaat grotendeels uit siliciumdioxide, terwijl het glas met de hogere index een gemengde samenstelling heeft. Rode trinitite bestaat in beide varianten en bevat glas dat rijk is aan koper, ijzer en lood, evenals metallische bolletjes. De kleur van zwarte trinitite is het resultaat van een hoog ijzergehalte.
In een studie gepubliceerd in 2021 werd ontdekt dat een monster van rode trinitite een voorheen onontdekt complex quasikristal bevat. Dit is het oudst bekende door mensen gemaakte quasikristal, met een symmetriegroep in de vorm van een icosaëder. Het is samengesteld uit ijzer, silicium, koper en calcium. De structuur van het quasikristal vertoont een vijfvoudige rotationele symmetrie. Het onderzoek naar het quasikristal werd geleid door geoloog Luca Bindi van de Universiteit van Florence en Paul Steinhardt, nadat deze theoretiseerde dat rode trinitite waarschijnlijk quasikristallen bevat, omdat deze vaak elementen bevatten die zelden combineren. De structuur heeft de formule $\text{Si}{61}\text{Cu}{30}\text{Ca}7\text{Fe}2$. Na tien maanden werk aan zes kleine monsters van rode trinitite werd één enkele korrel van $10\text{ }\mu\text{m}$ gedetecteerd.
Nucleair forensisch onderzoek
Een studie uit 2010 in het open access tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences onderzocht de potentiële waarde van trinitite voor het veld van nucleair forensisch onderzoek. Voor dit onderzoek werd aangenomen dat de componenten van trinitite identiek waren gefuseerd en dat hun oorspronkelijke samenstelling niet kon worden vastgesteld. De studie toonde aan dat glas van nucleaire detonaties informatie kan verschaffen over het apparaat en bijbehorende componenten, zoals de verpakking.
Tijdens de jaren 2010 werd er voor miljoenen dollars onderzoek gedaan om trinitite te analyseren en te bepalen welke informatie het glas bevatte die kon helpen bij het verklaren van de nucleaire explosie die het creëerde. Onderzoekers theoretiseerden dat analyse van trinitite nuttig kan zijn voor het forensisch identificeren van daders van een toekomstige nucleaire aanval.
Onderzoekers die betrokken waren bij de ontdekking van quasikristallen speculeerden dat hun werk de inspanningen om de proliferatie van kernwapens te onderzoeken zou kunnen verbeteren, omdat quasikristallen niet vervallen, in tegenstelling tot ander bewijsmateriaal dat wordt geproduceerd door kernwapentesten. Trinitite is gekozen als onderzoeksobject, mede omdat de nucleaire test goed gedocumenteerd was. Een studie uit 2015 in het Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, gefinancierd door de National Nuclear Security Administration, beschrijft een methode waarbij trinitite-achtig glas doelbewust kan worden gesynthetiseerd voor gebruik als testobject voor nieuwe nucleaire forensische technieken. Laserablatie werd voor het eerst succesvol gebruikt om de isotopische signatuur uniek voor het uranium in de bom te identificeren uit een monster van trinitite, waarmee de effectiviteit van deze snellere methode werd aangetoond.
Culturele impact
Trinitite werd aanvankelijk niet als bijzonder beschouwd in de context van de nucleaire test en de lopende oorlog, maar toen de oorlog eindigde, begonnen bezoekers het glas op te merken en als souvenirs te verzamelen. Een tijd lang werd geloofd dat het woestijnzand simpelweg was gesmolten door de directe stralingsenergie van de vuurbal en niet bijzonder gevaarlijk was. Daarom werd het in 1945 en 1946 op de markt gebracht als geschikt voor gebruik in sieraden.
Tegenwoordig is het illegaal om het resterende materiaal van de site mee te nemen; een groot deel is door de Amerikaanse overheid verwijderd en elders in New Mexico begraven. Materiaal dat vóór dit verbod is meegenomen, bevindt zich echter nog in handen van verzamelaars en is legaal verkrijgbaar in mineraalwinkels. Er is ook nagemaakt trinitite op de markt; de authenticiteit van trinitite vereist wetenschappelijke analyse.
Er zijn monsters aanwezig in:
- Het National Museum of Nuclear Science and History;
- Het Smithsonian National Museum of Natural History;
- Het New Mexico Farm and Ranch Heritage Museum;
- Het Corning Museum of Glass (hier bevindt zich een briefopener met trinitite).
- Het National Atomic Testing Museum bezit een presse-papier met trinitite.
- In het Verenigd Koninkrijk bevat de collectie van de Science Museum Group een monster.
- In Canada bevindt zich een monster in het Canadian War Museum.
- In Hiroshima, Japan, is er een display van trinitite-monsters in het Hiroshima Peace Memorial Museum.
Het SETI Institute, dat zoekt naar tekenen van intelligent leven in de ruimte, verklaarde in 2021 dat trinitite zou worden opgenomen in hun bibliotheek van objecten die verbonden zijn aan "transformationele momenten" die van potentieel belang zouden kunnen zijn voor intelligente buitenaardse wezens. De sculptuur Trinity Cube van Trevor Paglen, tentoongesteld in 2019 in het Museum of Contemporary Art San Diego, is gedeeltelijk gemaakt van trinitite. Het kunstwerk Trinitite, Ground Zero, Trinity Site, New Mexico (ca. 1988) van fotograaf Patrick Nagatani bevindt zich in het Denver Art Museum.
Vergelijkbare materialen
Soms wordt de naam trinitite breed toegepast op alle glasachtige residuen van kernbomtesten, en niet alleen op de Trinity-test. Zwarte vitreuze fragmenten van gesmolten zand die waren gestold door de hitte van een nucleaire explosie werden gecreëerd door Franse testen op de Reggane-site in Algerije. Na de atoombom op Hiroshima werd in 2016 ontdekt dat tussen 0,6% en 2,5% van het zand op lokale stranden bestond uit gefuseerde glazen sferen die tijdens de bombardementen waren gevormd. Net als trinitite bevat dit glas materiaal uit de lokale omgeving, waaronder materialen van gebouwen die bij de aanval waren verwoest. Dit materiaal is hiroshimaite genoemd. Kharitonchiki (enkelvoud: kharitonchik) is een analogon van trinitite gevonden op de Semipalatinsk-testlocatie in Kazachstan bij de grondnulpunten van Sovjet-atmosferische kernproeven. Dit poreuze zwarte materiaal is vernoemd naar een van de vooraanstaande Russische kernwapenwetenschappers, Yulii Borisovich Khariton.
Trinitite is, samen met verschillende soortgelijke natuurlijk voorkomende mineralen, een smeltglas. Terwijl trinitite en materialen met vergelijkbare vormingsprocessen, zoals lavinite, antropogeen (door menselijk handelen ontstaan) zijn, zijn fulgurieten natuurlijk gevormde glasachtige materialen die worden gegenereerd wanneer bliksem inslaat in sedimenten zoals zand. Impactiet, een materiaal dat lijkt op trinitite, kan worden gevormd door meteorietinslagen. De geologie van de Maan bevat veel gesteenten die zijn gevormd door een of meer grote inslagen, waarbij vluchtige elementen in lagere hoeveelheden worden gevonden naarmate ze dichter bij het inslagpunt liggen, vergelijkbaar met de distributie van vluchtige elementen in trinitite.
Referenties
- Giaimo, Cara (30 juni 2017). "The Long, Weird Half-Life of Trinitite". Atlas Obscura.
- Rhodes, Richard (september 2019). "A Chunk of Trinitite Reminds Us of the Sheer, Devastating Power of the Atomic Bomb". Smithsonian Magazine.
- Ross, Clarence S. (1948). "Optical properties of glass from Alamogordo, New Mexico". American Mineralogist: Journal of Earth and Planetary Materials. 33 (5–6): 360–362.
- Eby, G. Nelson; Charnley, Norman; Pirrie, Duncan; Hermes, Robert; Smoliga, John; Rollinson, Gavyn (2015). "Trinitite redux: Mineralogy and petrology". American Mineralogist. 100 (2–3): 427–441.
- Williams, Katie (2 november 2017). "The beauty created by the 'Destroyer of Worlds'". The University of New Mexico Newsroom.
- Kolb, W. M., and Carlock, P. G. (1999). Trinitite: The Atomic Age Mineral.
- "Trinitite". ORAU Museum of Radiation and Radioactivity. Oak Ridge Associated Universities.
- Analyzing Trinitite, Hunter Scott.
- Burge, David (4 april 2018). "Have a blast: Trinity Site allows public to visit where first atomic bomb was tested". The El Paso Times.
- Carroll L. Tyler, AEC brief aan de gouverneur van New Mexico, 16 juli 1953. Nuclear Testing Archive.
- Casey, Kevin (2006). "New Theory on the Formation of Trinitite". White Sands Missile Range.
- Hermes, Robert E.; Strickfaden, William B. (2005). "A New Look at Trinitite". Nuclear Weapons Journal (2): 2–7.
- Eby, N.; Hermes, R.; Charnley, N.; Smoliga, J. (24 september 2010). "Trinitite—the atomic rock". Geology Today. 26 (5): 180–185.
- Belloni, F.; Himbert, J.; Marzocchi, O.; Romanello, V. (2011). "Investigating incorporation and distribution of radionuclides in trinitite". Journal of Environmental Radioactivity. 102 (9): 852–862.
- Powell, Devin (18 juni 2013). "Riddle of the sands scattered around Trinity atomic test site". The Guardian.
- "Interim report of CDC's Lahdra project – Appendix N. p. 38".
- Molgaard, Joshua J.; Auxier, John D.; Giminaro, Andrew V.; Oldham, C. J.; Cook, Matthew T.; Young, Stephen A.; Hall, Howard L. (20 januari 2015). "Development of synthetic nuclear melt glass for forensic analysis". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 304 (3): 1293–1301.
- Crane, Leah (8 februari 2017). "Glass from nuclear test site shows the moon was born dry". New Scientist.
- Castelvecchi, Davide (17 mei 2021). "First nuclear detonation created 'impossible' quasicrystals". Nature.
- Patrick H. Donohue, Antonio Simonetti (januari 2016). "Vesicle Size Distribution as a Novel Nuclear Forensics Tool". PLoS One.
- Parekh, P. P.; Semkow, T. M.; Torres, M. A.; Haines, D. K.; Cooper, J. M.; Rosenberg, P. M.; Kitto, M. E. (2006). "Radioactivity in Trinitite six decades later". Journal of Environmental Radioactivity. 85 (1): 103–120.
- Bailey, Daniel J.; Stennett, Martin C.; Ravel, Bruce D.; Crean, Daniel E.; Hyatt, Neil C. (2019). "A synchrotron X-ray spectroscopy study of titanium co-ordination in explosive melt glass derived from the trinity nuclear test". RSC Advances. 9 (23): 12921–12927.
- "Newly discovered quasicrystal was created by the first nuclear explosion at Trinity Site". Los Alamos National Laboratory. 17 mei 2021.
- Privitera, Salvo (24 mei 2021). "Un 'quasicristallo' impossibile è stato trovato nel luogo del primo test nucleare". Everyeye Tech.
- Schultz, Isaac (18 mei 2021). "Researchers Find 'Forbidden' Quasicrystal in Wake of Nuclear Bomb Test". Gizmodo.
- Spotts, Pete (12 november 2010). "Scientists use 'trinitite' from 1945 to help decode nuclear blasts". The Christian Science Monitor.
- "Nuclear debris could reveal clues of bomb's origin". BBC. 8 november 2010.
- Geuss, Martin (9 januari 2014). "Trinitite: The radioactive rock buried in New Mexico before the Atari games". Ars Technica.
- Johnston, Casey (11 november 2010). "Nuclear debris carries signatures of bomb that caused it". Ars Technica.
- Scoles, Sarah (6 november 2018). "How a Uranium Hunter Sniffs Out Nuclear Weapons". Wired.
- "Steven L. Kay – Nuclearon – Trinitite varieties".
- "Interim report of CDC's Lahdra project – Appendix N. pp. 39–40".
- "Authenticating Trinitite nearly 70 years later". Enformable. 10 juli 2014.
- Gomez, Adrian (16 februari 2020). "Meanwhile, back at the ranch". The Albuquerque Journal.
- "5 Bits of Trinitite Glass" from the Corning Museum of Glass website.
- "Manhattan Project Artifacts" from the National Atomic Testing Museum's website.
- Science Museum Group. "Specimen of sand melted by the explosion of the first test atomic bomb, New Mexico, July 1945". 1946-182.
- "Trinitite fragment" from the Canadian War Museum's website.
- Smith, Adam (29 april 2021). "Seti is building a 'Library of the Great Silence' for alien civilisations to use". msn.org.
- Mayer, Pia (28 februari 2019). "Trevor Paglen unveils 'Sites Unseen' at MCASD Downtown". The Mesa Press.
- "Trinitite, Ground Zero, Trinity Site, New Mexico" on the website of the Denver Art Museum.
- Robert Twigger (2010). "Eight". Lost Oasis: In Search Of Paradise. Hachette. ISBN 9780297863878.
- "Radiological Conditions at the Former French Nuclear Test Sites in Algeria: Preliminary Assessment and Recommendations". International Atomic Energy Agency, 2005.
- Carne, Nick (19 mei 2019). "Hiroshima's sands contain atomic bomb glass". Cosmos Magazine.
- "A Nuclear Family Vacation in Russia". Slate. juli 2006.
- Wittke JH, et al. (2013). "Evidence for deposition of 10 million tonnes of impact spherules across four continents 12,800 y ago". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (23): E2088–97.
Groetjes,