התוצרים המפתיעים
של פצצת האטום הראשונה

ביולי 1945 ביצעה ארצות הברית דבר שלא קרה כדוגמתו בכל 4.6 מיליארדי שנות קיומו של כדור הארץ לפני כן. בניסוי טריניטי שנערך בלב המדבר, התרחשה לראשונה בעולמנו תגובת שרשרת גרעינית בלתי מבוקרת, שהובילה לפיצוץ בעוצמה של כ-20 אלף טונות TNT – חומר נפץ תקני המשמש כמדד לעוצמת פיצוץ. הניסוי היה השלב הסופי והמכריע של פרויקט מנהטן לפיתוח פצצת ביקוע גרעיני – תהליך שהתגלה שש שנים בלבד קודם לכן. הוא נועד לוודא את תקינות הפצצה, שהתבססה על עקרונות חדשניים שטרם נבדקו עד אז באופן מעשי.

הניסוי נערך בשטח מדברי שומם במדינת ניו-מקסיקו, שנבחר מאחר שהיה מישורי ורחוק למדי מכל מקום יישוב. בשנים הבאות המשיכה ארצות הברית וביצעה עוד ניסויים גרעיניים רבים על אדמתה, אך רובם באתר ניסויים אחר, במדינת נבדה. פחות מחודש אחרי הניסוי הוטלה פצצה כמעט זהה על העיר היפנית נגסקי והרגה בין רגע עשרות אלפי בני אדם.

מימין: הפצצה הגרעינית הראשונה; משמאל: ניסוי טריניטי, הפיצוץ הגרעיני הראשון | צילומים: ממשלת ארצות הברית, נחלת הכלל

כעת, 75 שנה אחרי הניסוי המפורסם, בדקו חוקרים בצורה מעמיקה את הקרקע באתר הניסוי, וגילו בה גבישים שטרם נראו כמותם בעבר. בתקופה מוקדמת יותר אחרי הפיצוץ כבר נאספו באתר הניסוי גבישים רבים של זכוכית, אשר כונו טריניטייט, על שם הניסוי. התברר אז שהם נוצרו כשהחום העז של הפיצוץ התיך את החול, והתערבבו בו חלקים מהפצצה ומהמבנה התומך שנשא אותה וכך נוצרה זכוכית. אך הגבישים החדשים שנמצאו רק כעת מורכבים ומעניינים הרבה יותר.

נראה שהגבישים האלה מורכבים מנחושת, ברזל, סידן וצורן (סיליקון) – שילוב שמעיד כי הם נוצרו כנראה מתערובת של כבלי נחושת מאתר הניסוי וחול או סלעים שהותכו יחד. בנוסף, הם גבישים מחזוריים למחצה, או קוואזי-גבישים, כלומר הם מורכבים מתבנית שחוזרת על עצמה בצורה שאינה מחזורית וסימטרית במלואה, בניגוד לרובם המוחלט של הגבישים המוכרים.

בעבר חשבו שגבישים כאלה הם בלתי אפשריים עד שהחוקר הישראלי דן שכטמן גילה אותם ב-1982, וב-2011 אף קיבל על כך פרס נובל בכימיה. מציאתם באתר הפיצוץ עולה בקנה אחד עם ממצאיהם של ניסויים רבים בשנים האחרונות שהראו כי אחת הדרכים לייצר קוואזי-גבישים היא בתנאים של חום רב ולחצים גבוהים – תנאים שבהחלט סביר למצוא במרחק קצר מהמוקד של פיצוץ גרעיני. בעבר נמצאו קוואזי-גבישים גם בחלקי מטאוריטים בטבע. נראה שהם נוצרו עקב התנגשות בחלל של מטאוריד במטאוריד אחר, שבמהלכה נוצרו חום רב ולחץ גבוה אשר אפשרו היווצרות של קוואזי-גביש. נראה שהמבנים הכימיים החדשים שיצר הניסוי הגרעיני הם הקוואזי-גבישים הראשונים שנוצרו בידי אדם, אם כי לא באופן מכוון.

פיסת הטריניטייט שבה התגלה הקוואזי-גביש | צילום: לוקה בינדי ופאול שטיינהארדט מתוך מאמר המחקר

חקר תחום הקוואזי-גבישים עדיין נמצא בעיצומו, מאחר שהם התגלו רק לפני פחות מארבעים שנה, ונדרש זמן רב עד שהתקבלו כעובדה מוגמרת בקהילה המדעית. הממצא עשוי לתרום להבנה טובה יותר של הקוואזי-גבישים, תכונותיהם והתנאים שבהם הם עשויים להיווצר בטבע. לדברי החוקר הראשי במחקר הנוכחי, פול שטיינהרט (Steinhardt), אחד הדברים המפתיעים ביותר בעיניו הוא העובדה שקוואזי-גבישים כל כך נדירים בטבע, אף על פי שיוצרים אותם בהצלחה במעבדה. ייתכן שחקר הגבישים הללו יוכל לסייע לנו להבין מדוע כל כך נדיר שהם נוצרים בטבע.