原子弹爆炸的秘密产物：一种罕见的准晶

1945年7月16日，美国在新墨西哥州进行了一次名为“三位一体”的核试验，引爆了一枚由钚制成的核弹。这次爆炸释放了相当于21万吨TNT的能量，足以将30米高的试验塔和周围数英里的铜线蒸发。爆炸产生了一个巨大的火球，将周围的沙子卷入其中，然后以熔融的碎片和液滴的形式落下，形成了一种玻璃状的物质，被称为“三位一体石”。

三位一体石的颜色有两种，一种是绿色的，另一种是红色的。绿色的三位一体石是由沙子熔化而成的，而红色的三位一体石则含有大量的铜，是由铜线熔化而成的。红色的三位一体石比绿色的三位一体石更稀有，也更有趣，因为它里面隐藏着一个惊人的秘密：一种新的准晶。

准晶是一种非常罕见的物质，它的原子排列有序但不重复，违反了晶体的规则。晶体的原子排列是周期性的，也就是说，如果你沿着任何方向移动一定的距离，你会看到相同的原子排列。准晶的原子排列则不是周期性的，你不会看到相同的原子排列重复出现。

但是，准晶的原子排列并不是完全随机的，它们遵循着一种隐藏的对称性，通常是五重对称性或十重对称性，这在晶体中是不可能出现的。准晶的结构类似于一些数学上的图案，比如彭罗斯镶嵌或菲波那契数列，它们具有一种叫做拟周期性的性质，也就是说，它们在局部看起来像是周期性的，但在整体上却不是。

准晶的发现是一个物理学上的奇迹，它颠覆了人们对物质结构的认识。准晶的存在是在1984年被以色列科学家丹·谢赫特曼首次证实的，他在一种合金中发现了五重对称的准晶。后来，人们又在其他的合金中发现了准晶，但都是在实验室中人为合成的。

直到2011年，人们才在一种来自外太空的陨石中发现了天然的准晶，这种陨石被称为哈提尔卡陨石，它是在俄罗斯的西伯利亚地区被发现的。哈提尔卡陨石中的准晶是由铝、铜和铁组成的，它的形成可能是由于陨石在进入大气层时受到了高速的撞击，产生了极端的压力和温度条件。

现在，我们又在三位一体石中发现了一种新的准晶，它是由硅、铜、钙和铁组成的，它的形成也是由于原子弹爆炸产生的极端的压力和温度条件。这种准晶是在一颗红色的三位一体石中被发现的，它是在一滴铜质的液滴中被包裹着的。这滴液滴的直径大约是10微米，而准晶的直径只有2微米，所以它是非常微小的。

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为了观察它的结构，我们使用了一种叫做电子回旋衍射的技术，它可以测量电子束与物质相互作用时产生的衍射图案。衍射图案可以反映出物质的对称性，如果是晶体，衍射图案会呈现出点状的分布，如果是准晶，衍射图案会呈现出五重或十重的对称性。我们在三位一体石中发现的准晶的衍射图案呈现出十重的对称性，这说明它是一种十面体的准晶。

这种准晶的发现是非常重要的，因为它是目前已知的最古老的人造的准晶，它的形成的时间是可以确定的，就是1945年7月16日的那一刻。它也是第一次在非合金的系统中发现的准晶，它的成分与哈提尔卡陨石中的准晶有一定的相似性，但又有一些不同。它还证明了原子弹爆炸的条件是可以合成准晶的，而且可能还可以合成其他的新奇的物质。这为我们探索物质的多样性和奥秘提供了一个新的途径，也为我们理解核爆炸的影响和后果提供了一个新的视角。