毀滅到新生，二戰期間首次核爆試驗產物發現全新籠形晶體

世界首個引爆原子彈的實驗不僅成為歷史著名事件，還意外燒出許多未見過晶體，直到現在，科學家仍持續從當時爆炸形成的玻璃找到全新結晶物質。

1945 年 7 月 16 日二戰期間，美國曼哈頓計畫（Manhattan Project）三位一體試驗引爆全球第一顆核彈，爆炸威力相當 20,000 公噸 TNT，溫度高達 1,500℃，瞬間將周圍 30 公尺鐵塔（包含內部銅線）直接氣化，並導致試驗地沙子因瞬間高溫融化成玻璃，形成具輕度放射性的淺綠色玻璃結晶，稱為「托立尼提物質」（Trinitite），以及較少見的紅色玻璃（red trinitite）。

80 多年過去了，科學家竟到近日還當時燒出的紅色玻璃發現全新矽酸鈣銅 I 型化合物，由矽、鈣、鐵、銅組成，這種晶體具複雜幾何網格結構，能像奈米級籠子一樣儲存其他較小分子或原子，可能對未來電池、量子電腦科技大有幫助。

核爆實驗發現的第一種籠形化合物

正常來說這種晶體不可能存於地球，但核爆產生的極端瞬態條件經歷瞬間高溫高壓及快速冷卻過程，使原子組裝成不尋常結構並鎖定當前位置，從而形成傳統方法無法合成出的固態相。

團隊還以先進 3D X 光技術掃描這塊晶體，原想看看它跟 2021 年同地點發現的另一種準晶體有沒有親戚關係，發現兩者沒有明顯關聯，表明相同極端條件與相同材料也能形成 2 種截然不同的晶相，核爆產生的獨特化學環境肯定還藏著更多人類未知化學結構。

此外，這 2 種新發現的晶體在科學與應用價值也不同，2021 年準晶體偏向「基礎物理」，它的存在本身挑戰人類對物質結構認知，幫助科學家理解高能事件會導致物質發生什麼詭異變化；新發現的化合物則偏向「實用」，因為它具備關住其他分子/原子的籠形結構，未來可應用於超級電池、量子電腦等材料科學領域。

該研究強調罕見高能事件──如核爆、雷擊、隕石超高速撞擊，本質上能成為產生特殊晶體物質的自然實驗室，幫助驗證固態物理和礦物學理論、建立更完善材料形成模型。

新論文發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）。

• Physicists Discover Previously Unknown Crystal Forged During Manhattan Project’s Trinity Test
• The World’s First Nuclear Explosion Forged an ‘Impossible’ Crystal

（首圖來源：AI 生成）