ORNL-시놉시스: 금속 표본 분석
ORNL 개요: 금속 표본 분석
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ORNL Synopsis: Analysis of a Metallic Specimen
개요: 금속 시편 분석 소개 AARO(All-Domain Anomaly Resolution Office)는 계층형 재료에 대한 일련의 측정을 후원했습니다. 표본은 주로 마그네슘과 아연으로 구성되어 있으며 비스무트 및 기타 미량 원소가 함께 배치되어 있습니다. 기원과 목적이 길고 논쟁의 여지가 있는 유물 표본이 회수되었다고 주장함 1947년경에 미확인 변칙 현상(UAP) 충돌로 인해 발생했습니다. 게다가, 표본의 물리화학적 특성으로 인해 물질이 "관성 질량 감소"(즉, 공중 부양 또는 공중 부양)가 가능하다고 주장됩니다. 반중력 기능), 아마도 테라헤르츠 역할을 하는 재료의 비스무트 및 마그네슘 층에 기인할 수 있습니다. 도파관. 이전에는 미 육군 전투능력개발 사령부(DEVCOM)가 협동조합을 설립했습니다. 와 연구 개발 계약(CRADA) 타당성 평가를 위해 스타즈 아카데미(TTSA)에 잠재적으로 파괴적인 기술을 활용하는 것 널리 논의된 표본과 관련이 있습니다. 2022년에 설립된 AARO는 의회의 위임을 받아 UAP 사건의 역사적 기록을 탐색하고 공개적으로 그 결과를 보고합니다. 장기간의 양육권을 갖고 있음에도 불구하고 이 표본은 확인할 수 없으므로 대중 및 언론 매체에서 표본에 대한 관심은 투명성을 보장합니다. 과학적 방법을 고수한 조사. TTSA–DEVCOM CRADA에 이어 AARO 확보된 과학 및 기술 파트너 Oak Ridge 미국 17개 부서 중 하나인 국립연구소(ORNL) 에너지 국립 연구소의 독립적인 철저한 특성화 연구를 평가하고 수행합니다. ORNL의 80년 역사를 활용하여 표본에 그림 1. 수령된 대량 표본의 모습. 스티커 세계 최고의 재료과학 전문지식. 내부 샘플 추적 정보가 편집되어 포함되어 있음 공개 출시를 위해. 재료 특성화 전문기업 ORNL은 다양한 직원의 전문 지식과 공동 배치된 강력한 계측 제품군을 통해 엄격한 과학적 조사가 가능합니다. 대부분의 개별 실험실의 능력. 따라서 과학적인 측면을 유지하는 데 매우 적합한 기관입니다. 이 표본과 그 특성에 대한 편견 없는 분석의 무결성. AARO는 ORNL에 (1) 표본이 육상 기원인지 (2) 대륙의 비스무스인지 여부를 평가하는 임무를 맡겼습니다. 표본은 테라헤르츠 도파관 역할을 할 수 있습니다. DEVCOM 지상 차량 시스템 센터에서 ORNL 액세스 제공 금속 시편 - 단일 상위 샘플과 이전에 파생된 세 개의 하위 샘플, 모두 동일한 샘플 자료—2023년 2월부터 시작됩니다. ORNL 재료 과학 분석은 다음을 통해 샘플의 구조, 화학적 조성 및 동위원소 비율을 평가했습니다. 현미경, 분광학 및 분광학을 포함한 다양한 방법. 결과는 이전 DEVCOM과 일치합니다. 비스무트 층의 구조와 구성이 요구 사항을 충족하지 않음을 나타내는 분석 테라헤르츠 도파관 역할을 하는 데 필요합니다. 게다가 모든 데이터는 해당 물질이 지상에 존재한다는 점을 강력하게 뒷받침합니다. 원산지. 개요: 금속 표본 분석 1 방법 모든 분석 및 재료 활용은 DEVCOM CRADA를 통해 TTSA의 승인 및 감독을 받았으며, ORNL이 표본을 받기 전에 분석은 AARO와 DEVCOM의 사전 승인을 받았습니다. 형태 및 미세 구조적 특성은 다음 기술을 사용하여 조사되었습니다. • 광학 현미경: 미세 구조적 특징을 이미징할 수 있는 표준 현미경 분석입니다. • 컴퓨터 단층촬영(CT 스캔이라고도 함): 샘플의 3D 이미지를 생성하는 X선 영상 절차 손상시키지 않고 내부 구조적 특징을 드러냅니다. • 주사전자현미경-에너지 분산형 X선 분광법(SEM-EDS): 2D를 생성하는 기술 미세구조와 원소 구성을 분석할 수 있도록 더 높은 해상도의 이미지를 제공합니다. • (스캐닝) 투과전자현미경-에너지 분산형 X선 분광법([S]TEM-EDS): 제품군 샘플의 얇은(<200 nm) 호일을 통해 고에너지(예: 200 kV) 전자 빔을 통과시키는 기술, 결정 구조, 입자 및 특징 형태, 결함뿐만 아니라 원소 분석도 가능합니다. 메이크업은 모두 나노미터에서 나노미터 이하의 해상도를 갖습니다. 질량 분석 기술을 사용하여 벌크 화학, 원소 및 동위원소 조성을 분석합니다. 샘플 내의 원소, 풍부함(극미량 포함)을 식별하는 널리 사용되는 분석 기술 수량) 및 동위원소 구성. 샘플 무결성을 모니터링하기 위해 모든 분석 전반에 걸쳐 추적 가능한 품질 관리 표준 및 분석법 공백이 실행되었습니다. 그리고 악기 성능. 결과 형태와 구조 데이터는 여러 이미징 접근 방식에서 일관됩니다. 재료가 별개의 층으로 구성되어 있음을 보여줌 전체의 다양한 지점에서 합쳐지고 갈라지는 재료. 인터페이스에는 균열 및 기타 기능이 표시되었습니다. ORNL이 확인한 자료는 다음과 같습니다. 원래는 온전했지만 열에 노출되어 긴장되었고 기계적 힘, 아마도 장기간 동안. 그림 2는 CT를 이용하여 제작한 시편의 이미지를 보여준다. 표 1. 추적 요소 요소 평균 구성 요소 Bi 3813 표본(그림 2와 다름) CT를 통해 생성된 이미지는 여러 벌크 시편의 Pb 2859 벌크 마그네슘-아연 각도, 특징을 보여줌 매트릭스), 재료의 층 특성을 포함하여 감소(왼쪽 아래) Tl 215.13 풍요의 순서. 열 손상 가능성이 있는 가장자리(오른쪽 하단). 철 55.1 모두 고려됩니다 Cd 36.96 "추적", 미만 화학 성분 Mn 28.99 0.1% 풍부. 그레이 SEM-EDS를 사용한 분석에서는 마그네슘이 의 결과를 반영합니다. 금 10.618 유도 결합 및 아연은에 존재하는 주요 요소입니다. 모 0.5922 약 97.5%와 2%로 구성된 플라즈마 광학 표본 Sn 0.1328 물질의 방출 분광법. 사소한 요소가 감지되었습니다. 0.0465(ICP-OES); 파란색은 반사됩니다. (표 1)은 납(Pb)과 비스무트(Bi)였으며(그림 3), 높은 결과 단위: 미량 원소는 백만분의 1로 표시되며 철(Fe)과 망간의 미량 함량도 더 적습니다. (샘플 그램당 마이크로그램) 분해능 ICP-MS. 개요: 금속 표본 분석 2 (Mn). 가장 민감한 분석 기술인 유도결합플라즈마질량분석기(ICP-MS)는 추가적으로 카드뮴(Cd), 탈륨(Tl), 금(Au), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 바륨(Ba). 검출된 원소 존재비가 교정 곡선의 하한선 아래로 떨어진 경우 또는 방법 검출 한계 미만이면 해당 요소가 매우 심각하기 때문에 표 1에 표시되지 않습니다. 제조 공정에 의도적으로 추가한 것은 아닐 것입니다. BSE C 중량% Mg 중량% 200μm 100 100 50 50 0 0 Zn 중량% Pb 중량% Bi 중량% 5 5 5 0 0 0 그림 3: 후방 산란 전자 이미지(BSE, 왼쪽 상단) 및 에너지 분산형 X선 분광법(EDS) 맵 하나의 하위 샘플(SEM 빔 에너지: 30kV)에서 추정된 중량 백분율로 표시됩니다. 표시되므로 숫자의 총합이 100%는 아닙니다.) 탄소(C) 맵은 임베딩 에폭시를 나타냅니다. 마그네슘 매트릭스의 균열과 함께 매트릭스(Mg)가 명확하게 보입니다. 아연(Zn) 지도는 더 높은 지역을 보여줍니다. 아연 함량이 낮습니다. 납(Pb) 및 비스무트(Bi) 맵 상단에는 같은 위치에 있는 레이어가 표시됩니다. (그림 5는 여러 Pb-Bi 층을 보여주는 줄무늬 요소 구성의 추가 이미지를 보여줍니다.) 결정 구조 TEM을 통해 표본 내 마그네슘의 결정 구조가 일반적인 마그네슘과 일치하는 것으로 나타났습니다. 합금 구조(그림 4). 레이저 절제 ICP-MS는 층상 공동과 함께 아연 성분의 밴딩을 나타냈습니다. 밴드 내 납과 비스무스의 위치(대략 1:1 비율). 표본의 비스무트가 풍부한 부분 명확한 결정 구조가 결여되어 있는 대신에 고도의 나노 결정질 포켓으로 구성된 것처럼 보입니다. 비정질 매트릭스(그림 4). 단일 얇은 층에 있는 순수한 단결정 비스무스는 도파관으로 기능할 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 가정되었습니다. 전기장이나 에너지장을 방해하거나 유도할 수 있는 물질(이 경우에는 테라헤르츠파(전자기파)) 마이크로 스케일 파장 포함). 표본의 손상(의심되는 열 스트레스 포함)으로 인해 표본의 원래 구조, 비정질 및 나노결정질 외관을 설명하는 명확한 설명 현재 표본의 조사된 층에 있는 비스무트의 함량은 순수한 비스무트 결정층이 있음을 나타냅니다. 자료에는 전혀 존재하지 않았습니다. 더욱이, 이러한 이론적 비스무트 기반 도파관의 가정된 구조는 단일 구조로 되어 있어야 합니다. 유전율이 다른 물질 사이의 층. 그러나 전체에 걸쳐 다중 비스무트 층 이 도파관 기능을 달성하거나 향상시킬 수 있다고 가정된 재료는 없습니다. 실제로, 대신 여러 레이어가 이러한 기능을 방해할 수 있습니다. 따라서 내부의 불순한 비스무트의 층상 특성은 표본이 도파관 역할을 하는 것을 배제할 가능성이 높습니다(그림 5). 개요: 금속 표본 분석 3 마지막으로, 가정된 비스무트의 가상 사용을 바탕으로 비스무트에 필요한 유전 특성은 다음과 같습니다. 표본의 비스무트가 함께 존재하기 때문에 이 물질에서는 도파관으로서의 기능이 중단되었을 것입니다. 납과 혼합되어 위치합니다(그림 3 및 5). 이러한 발견을 바탕으로 ORNL은 이 재료가 매우 유용하다고 판단했습니다. 비스무트 기반 테라헤르츠 도파관으로 기능할 가능성은 거의 없습니다. (가) (비) 5μm 5nm-1 Bi2O3 (다) (디) γ =3.0 5μm 5nm-1 비 그림 4: (a) 대량 샘플의 단결정 영역에 대한 TEM 현미경 사진; 구조적 결함이 눈에 보입니다. 이 수준의 해상도(이 그림은 그림 3에 표시된 영역의 2~3픽셀에 불과한 영역을 나타냅니다). 는 하단의 수직선은 집중된 이온 빔 준비 인공물입니다. (b) 선택 영역 전자 회절 패턴 (a)의 영역에서 표준 Mg 구조로 색인된 (SAEDP). (c) 저배율 몽타주 TEM 현미경 사진 밀도가 높은 비스무트가 풍부한 층(어두운 중앙 띠)을 보여주는 영역입니다. (d) 비스무트가 풍부한 밴드의 SAEDP. 전자 비스무트가 풍부한 영역의 회절 패턴(이미지 처리 γ=3.0 사용)이 흰색 고리로 표시됩니다. 비스무트 모두 (Bi, 노란색) 및 BiO (빨간색) 계산된 링 패턴이 비교를 위해 표시됩니다. Bi가 약간 더 나은 일치입니다. 회절 2 3 이는 비스무트 층이 나노결정질이고 결함이 매우 높다는 것을 나타냅니다. 개요: 금속 표본 분석 4 그림 5. 레이저 절제 ICP-MS 원소 맵. (위) 납(녹색), 비스무트(파란색), 아연(빨간색)의 세 가지 공존 재료의 주요 사소한 요소. 색상 혼합은 같은 위치에 있음을 나타냅니다. 청록색은 납의 비율이 거의 1:1임을 나타냅니다. 비스무스에. (하단) 비스무트 농도의 원소 맵(뜨거운[노란색] = 많음, 차가운[보라색] = 적음) 비스무트는 대부분 상단에 집중되어 있지만 많은 반복 레이어에 존재합니다. 동위원소 분석 다중검출기 ICP-MS 분석 결과 표본의 마그네슘과 납 동위원소 조성이 일관적인 것으로 나타났습니다. 육상에서 제조 및 사용되는 기타 재료와 함께 사용됩니다(그림 6 및 7). 동위원소는 같은 것의 다양한 형태이다 질량이 다른 원소와 그 비율은 화학적 성질에 영향을 미치고 그에 대한 정보를 드러냅니다. 동위원소가 발견된 물질의 역사. 모든 원소에는 동위원소가 있으며, 그 비율은 다양한 동위원소의 양을 동위원소 표지라고 하며, 이는 화학 분석의 지문과 유사합니다. 표본의 마그네슘 동위원소 특성은 분류됩니다(아마도 기계적 및 열로 인해). 물질이 겪은 것으로 보이는 변형) 그러나 정상적인 지상 구성에 속하며 정확하게는 예상되는 분류 추세선 내에서(그림 6). 각 별계는 마그네슘 동위원소 구성을 가지고 있습니다. 그것은 지역의 별 형성 지역으로부터 물려받은 것입니다. 그림 6은 다양한 마그네슘 동위원소 서명을 보여줍니다. 우리 태양계에서 유래된 물질. 하단 그래픽 표현의 직선은 운동 및 평형 질량 분별 추세선은 다음을 기준으로 발생하는 동위원소 이동 유형을 정의합니다. 질량. 분류는 화학 반응과 물리적 공정(예: 제조 및 광업)으로 인해 발생합니다. 이는 천연 및 제조된 재료와 그 구성 요소의 수명 동안 정상입니다. 에 있는 재료 표본을 포함한 그림 6은 분류 추세선 위나 근처에 위치하며, 이는 시작점을 강력하게 나타냅니다. 조성은 한때 동일했지만 대량 분별의 결과로 체계적으로 변경되었습니다. 엄마라면- 이 물질은 우리 태양계 외부에서 유래했기 때문에 마그네슘 동위원소 특징은 거의 모든 꼭대기에 표시될 수 있습니다. 그림 6의 그래픽 표현 - 예를 들어 표본의 데이터는 예상되는 분류 내에서 정확하게 표시됩니다. 우리 태양계에 특정한 알려진 구성에 대한 추세선. 덜 복잡하게 말하면, 이 표본의 납 동위원소 특성은 "일반 납" 구성과 완전히 일치합니다. 지구와 지상 물질 내에 자연적으로 존재하는 물질(그림 7)은 달 물질과도 뚜렷이 분리되어 있습니다. 이는 해당 물질이 지구에서 유래했을 가능성이 매우 높다는 것을 나타냅니다. 개요: 금속 표본 분석 5 -400 -200 0 200 400 최대 1400 -200 200 최대 1,000 0 δ25Mg(‰) 0 최대 5.0x105 최대 1.5x106 최대 5.0x105 흑연 HD - 저금속 AGB -200 그래파이트 LD - 슈퍼노바 200 그룹 1 - 저질량~중질량 적색거성 또는 AGB별 최대 750 그룹 2 - 저질량/초저질량 AGB 별 그룹 3 - 낮은 질량, 낮은 금속성 δ26Mg(‰) 그룹 4 - 슈퍼노바 -400 400 0 4 δ25Mg(‰) 2 0 -8 -4 -6 -8 -10 δ26Mg(‰) -12 -22 -17 -12 -7 -2 0 평형분별 운석 해수 DOW 금속 동역학적 분별 샘플 A 제조 금속 NASA JSC metal 지구 항공우주 금속 브라질 표본 그림 6: 알려지지 않은 물질의 마그네슘 동위원소 체계를 포함한 예술적 표현, 구체적으로 표시됨 다른 지구, 비지상, 태양계 외 물질에 비해 상대적입니다. 그림은 δ26Mg' 대 δ25Mg'를 표시합니다. 알려진 표준(DSM-3)과 비교한 26Mg/24Mg 및 25Mg/24Mg 동위원소의 차이(1000분율(‰)) 표기법. 이 계산은 ICP-MS 분석에 내재된 알려진 기기 질량 편향 효과를 조정하며 일관됩니다. 문헌에 마그네슘 데이터가 자주 제시되는 방식에 대해 설명합니다. (위) 극단적인 마그네슘 동위원소 조성이 가능하다 다양한 별 유형에서. (아래) 국부 태양계의 마그네슘 동위원소 조성을 확대한 모습 재료와 문제의 재료. 불확도 포락선은 포함되지 않지만 불확도와 함께 플롯되면 데이터 포인트는 동역학 및 평형 분별 선과 겹칩니다. (참고: 다이아몬드 모양으로 표시된 데이터 포인트가 포함되어 있습니다. 완전성을 위해 이전 분석 소스에서 추출되었습니다. 우리는 p를 직접 확인할 수 없습니다
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Synopsis: Analysis of a Metallic Specimen Introduction The All-Domain Anomaly Resolution Office (AARO) sponsored a series of measurements on a layered material specimen primarily composed of magnesium and zinc, with bands of bismuth and other co-located trace elements. The material specimen, whose origin and purpose are of long and debated history, is claimed to be recovered from an unidentified anomalous phenomenon (UAP) crash in or around 1947. Furthermore, the specimen’s physiochemical properties are claimed to make the material capable of “inertial mass reduction” (i.e., levitation or antigravity functionality), possibly attributable to the material’s bismuth and magnesium layers acting as a terahertz waveguide. Previously, US Army Combat Capabilities Development Command (DEVCOM) established a Cooperative Research and Development Agreement (CRADA) with To the Stars Academy (TTSA) to evaluate the feasibility of exploiting any potential disruptive technology associated with this widely discussed specimen. AARO, founded in 2022, is congressionally mandated to explore historical records of UAP incidents and publicly report its findings. Although the long chain of custody for this specimen cannot be verified, public and media interest in the specimen warranted a transparent investigation that adhered to the scientific method. Subsequent to the TTSA–DEVCOM CRADA, AARO secured science and technology partner Oak Ridge National Laboratory (ORNL), one of 17 US Department of Energy national laboratories, to independently assess and perform thorough characterization studies on the specimen, leveraging ORNL’s 80-year history of Figure 1. View of the as-received bulk specimen. Sticker world-leading materials science expertise. containing internal sample tracking information edited out for public release. ORNL, an expert in materials characterization, has the diverse staff expertise and co-located, powerful instrumentation suites to allow rigorous scientific inquiry beyond the capabilities of most individual laboratories. Therefore, it is a highly qualified institution to maintain scientific integrity in its unbiased analysis of this specimen and its properties. AARO tasked ORNL with assessing whether (1) the specimen is of terrestrial origin and (2) the bismuth in the specimen could act as a terahertz waveguide. DEVCOM Ground Vehicle System Center provided ORNL access to the metallic specimen—a single parent sample and three previously derived subsamples, all from the same material—beginning in February 2023. ORNL materials science analyses evaluated the sample’s structure, chemical composition, and isotope ratios via multiple methods, including microscopy, spectroscopy, and spectrometry. Results align with previous DEVCOM analyses, indicating that the structure and composition of the bismuth layers do not meet the requirements necessary to serve as a terahertz waveguide. Furthermore, all data strongly support that the material is terrestrial in origin. Synopsis: Analysis of a Metallic Specimen 1 Methods All analyses and materials utilization were authorized and overseen by TTSA via the DEVCOM CRADA, and all analyses were preapproved by AARO and DEVCOM before ORNL received the specimen. Morphology and microstructural characteristics were investigated using the following techniques. • Optical microscopy: standard microscope analysis that allows imaging of microstructural features. • Computerized tomography, aka CT scan: X-ray imaging procedure that produces a 3D image of a sample without damaging it, revealing interior structural features. • Scanning electron microscopy–energy dispersive x-ray spectroscopy (SEM-EDS): technique that produces 2D images at higher resolution to allow analysis of microstructure and elemental makeup. • (Scanning) transmission electron microscopy–energy dispersive x-ray spectroscopy ([S]TEM-EDS): a suite of techniques that pass a high-energy (e.g., 200 kV) electron beam through a thin (<200 nm) foil of sample, allowing analysis of crystal structure, grain and feature morphology, and defects, as well as elemental makeup, all with nanometer to subnanometer resolution. Analyses of bulk chemical, elemental, and isotopic composition used mass spectrometry techniques, a suite of widely used analytical techniques that identify elements, their abundance within a sample (including very trace quantities), and their isotopic composition. Traceable quality control standards and method blanks were run throughout all analyses to monitor sample integrity and instrument performance. Results Morphology and Structure Data are consistent across multiple imaging approaches, showing that the material consists of distinct layers that merge and diverge at various points throughout the material. Interfaces showed fractures and other features that ORNL determined are consistent with a material that was originally whole but was strained by heat exposure and mechanical forces, possibly for extended periods. Figure 2 shows images of the specimen constructed using CT. Table 1. Trace element ELEMENT AVERAGE composition of the Bi 3813 specimen (sans the Figure 2. Images produced via CT showing multiple Pb 2859 bulk magnesium-zinc angles of the bulk specimen, showcasing features matrix), in decreasing including the layer nature of the material (bottom left) Tl 215.13 order of abundance. and edge with probable heat damage (bottom right). Fe 55.1 All are considered Cd 36.96 “trace,” at less than Chemical Composition Mn 28.99 0.1% abundance. Gray Analysis using SEM-EDS determined that magnesium reflects results from Au 10.618 inductively coupled and zinc are the primary elements present in the Mo 0.5922 plasma optical specimen, comprising approximately 97.5% and 2% Sn 0.1328 emission spectroscopy of the material, respectively. Minor elements detected Ва 0.0465 (ICP-OES); Blue reflects (Table 1) were lead (Pb) and bismuth (Bi) (Figure 3), results from high- Units: trace elements are in parts per million with lesser trace amounts of iron (Fe) and manganese (micrograms per gram of sample) resolution ICP-MS. Synopsis: Analysis of a Metallic Specimen 2 (Mn). Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), the most sensitive analysis technique performed, additionally revealed the presence of small amounts of cadmium (Cd), thallium (Tl), gold (Au), molybdenum (Mo), tin (Sn), and barium (Ba). If a detected element abundance fell beneath the lower bound of the calibration curve or below the method detection limit, then the element is not displayed in Table 1 because that element was extremely unlikely to have been a purposeful addition to the manufacturing process. BSE C Wt% Mg Wt% 200μm 100 100 50 50 0 0 Zn Wt% Pb Wt% Bi Wt% 5 5 5 0 0 0 Figure 3: Backscattered electron image (BSE, top left) and energy dispersive x-ray spectrometry (EDS) maps from one subsample (SEM beam energy: 30 kV), presented as estimated weight percent (minor elements not shown, so numbers will not total 100%). Carbon (C) map indicates the embedding epoxy. The magnesium matrix (Mg) is clearly visible, along with the cracks in the matrix. The zinc (Zn) map shows regions of higher and lower zinc content. At the top of the lead (Pb) and bismuth (Bi) maps, co-located layers are visible. (Figure 5 presents additional imaging of the banded element composition, showing multiple Pb–Bi layers.) Crystalline Structures TEM revealed that the crystalline structure of magnesium in the specimen was consistent with common magnesium alloy structures (Figure 4). Laser ablation ICP-MS revealed banding of the zinc components, along with layered co- location of lead and bismuth (in an approximate 1:1 ratio) in the bands. The bismuth-rich portions of the specimen lacked a clear crystalline structure, instead appearing to consist of highly nanocrystalline pockets in an otherwise amorphous matrix (Figure 4). Pure single-crystalline bismuth in a single thin layer has been postulated to have the ability to function as a waveguide, a material that can disrupt or direct an electric or energy field—in this case, terahertz waves (electromagnetic waves with microscale wavelengths). Although the damage to the specimen (including suspected heat stress) precludes a definitive statement describing the specimen’s original structure, the amorphous and nanocrystalline appearance of the bismuth in the examined layers of the current specimen likely indicates that a pure crystalline layer of bismuth was never present within the material. Moreover, the postulated structure of such a theoretical bismuth-based waveguide requires it to be in a single layer between a material possessing a different dielectric constant. However, multiple bismuth layers throughout a material have not been postulated to be capable of achieving or improving this waveguide functionality—in fact, multiple layers could instead interfere with such functionality. Thus, the layered nature of the impure bismuth within the specimen likely precludes it from acting as a waveguide (Figure 5). Synopsis: Analysis of a Metallic Specimen 3 Finally, based on the postulated hypothetical uses of bismuth, the dielectric properties necessary for bismuth to function as a waveguide would have been disrupted in this material because the bismuth in the specimen is co- located and mixed with lead (Figures 3 and 5). Based on these findings ORNL determined that this material is highly unlikely to have ever functioned as a bismuth-based terahertz waveguide. (a) (b) 5 μm 5 nm-1 Bi2O3 (c) (d) γ =3.0 5 μm 5 nm-1 Bi Figure 4: (a) TEM micrograph of a single-crystalline region from the bulk of the sample; structural defects are visible at this level of resolution (this figure is showing an area that represents just 2 to 3 pixels of the area shown in Figure 3). The vertical lines at the bottom are a focused ion beam preparation artifact. (b) Selected area electron diffraction pattern (SAEDP) from the region in (a), indexed to the standard Mg structure. (c) A low-magnification montage TEM micrograph of an area showing a dense bismuth-rich layer (dark central band). (d) A SAEDP from a bismuth-rich band. The electron diffraction pattern (with image processing γ=3.0) from the bismuth-rich region is shown in the white rings. Both bismuth (Bi, yellow) and BiO (red) calculated ring patterns are shown for comparison; Bi is a slightly better match. The diffraction 2 3 indicates that the bismuth layer is nanocrystalline and highly defective. Synopsis: Analysis of a Metallic Specimen 4 Figure 5. Laser ablation ICP-MS elemental maps. (Top) Colocation of lead (green), bismuth (blue), and zinc (red), the three primary minor elements in the material. Blending of colors indicates co-location: teal indicates the nearly 1:1 ratio of lead to bismuth. (Bottom) Elemental map of bismuth concentration (hot [yellow] = more, cool [purple] = less). Bismuth is most concentrated at the top but is present in many repeating layers. Isotope Analysis Multicollector ICP-MS analysis showed that the specimen’s magnesium and lead isotope composition is consistent with other materials manufactured and used terrestrially (Figures 6 and 7). Isotopes are varying forms of the same element with differing mass, and their proportions affect the chemical properties of and reveal information about the history of the material within which the isotopes are found. All elements have isotopes, and the ratio between the amounts of various isotopes is called the isotopic signature, which is akin to a fingerprint in chemical analyses. The magnesium isotopic signature of the specimen is fractionated (possibly owing to the mechanical and heat strain that the material appears to have undergone) but falls within normal terrestrial compositions and precisely within the expected trendlines of fractionation (Figure 6). Each star system has a magnesium isotopic composi tion that was inherited from its local star-forming region. Figure 6 shows the magne sium isotopic signature of various materials originating within our solar system. The straight lines in the bottom graphic representation are the kinetic and equilibrium mass fractionation trendlines, which define the types of isotopic shifts incurred on the basis of mass. Fractionation occurs due to chemical reactions and physical processes (e.g., manufacturing and mining) and is normal during the lifespan of natural and manufactured ma terials and their components. The materials in Figure 6—including the specimen—fall on or near the fractionation trendlines, strongly indicating that their starting compositions were once the same and have been systematically changed as a result of mass fractionation. If a ma- terial originated outside our solar system, its magnesium isotopic signature could plot nearly anywhere in the top graphic representation of Figure 6—ins tead, the specimen’s data plots it precisely within the expected fractionation trendlines for known compositions specific to our solar system. Less complexly, the lead isotopic signature of this specimen is fully consistent with “common lead” compositions that exist naturally on Earth and within terrestrial materials (Figure 7), distinctly separate from even lunar materials, indicating it is extremely likely that the material originated on Earth. Synopsis: Analysis of a Metallic Specimen 5 -400 -200 0 200 400 UP TO 1400 -200 200 UP TO 1,000 0 δ25Mg (‰) 0 UP TO 5.0 X 105 UP TO 1.5 X 106 UP TO 5.0 X 105 Graphite HD - low metal AGB -200 Graphite LD - Super Nova 200 Group 1 - low to intermediate mass Red Giant or AGB star UP TO 750 Group 2 - low/very low-mass AGB star Group 3 - low mass, low metallicity δ26Mg (‰) Group 4 - Super Nova -400 400 0 4 δ25Mg (‰) 2 0 -8 -4 -6 -8 -10 δ26Mg (‰) -12 -22 -17 -12 -7 -2 0 Equilibrium fractionation Meteorites Seawater DOW metal Kinetic Fractionation Sample A Manufactured metal NASA JSC metal Earth Aerospace metal Brazilian specimen Figure 6: Artistic representation including the magnesium isotope systematics of the unknown material, specifically shown relative to other terrestrial, non-terrestrial, and extrasolar materials. The figures plot the δ26Mg′ vs. the δ25Mg′, which represent the differences in 26Mg/24Mg and 25Mg/24Mg isotopes relative to a known standard (DSM-3) in parts per thousand (‰) notation. This calculation adjusts for known instrumental mass bias effects inherent in ICP-MS analyses and is consistent with how magnesium data in literature are often presented. (Top) The extreme magnesium isotope compositions possible from different star types. (Bottom) A zoomed-in view of the magnesium isotope compositions of local solar system materials and the material in question. Uncertainty envelopes are not included, but when plotted with their uncertainties, data points overlap the kinetic and equilibrium fractionation lines. (Note: Data points shown with a diamond shape, included for completeness, were extracted from an older analysis source; we cannot directly verify the p