Oppeinheimer: conheça a história da descoberta, cientistas e funcionamento da bomba atômica
Raphael Bezerra
30 julho 2023 às 17h53
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Lançado em 20 de julho deste ano, Oppenheimer conta a biografia do brilhante físico que ficou conhecido como o pai da bomba atômica. Com a expansão ao leste rumo à vizinha Polônia, em setembro de 1939, o mundo da física e da política aceleram a corrida contra o tempo para a produção do primeiro armamento de destruição em massa.
Doutor em física pela Universidade de São Paulo (USP), Solemar Oliveira, e Lauriane Santin, doutora em Física Átomica e Molecular pela Universidade de Brasília (UNB), conversaram com o Jornal Opção sobre o desenvolvimento da tecnologia. A comprovação do nêutron, outrora teorizado e previsto pelos cálculos dos físicos mais brilhantes do planeta, teve papel fundamental no entendimento da física atômica e na criação da arma que mudou o mundo.
Solemar conta que essa partícula subatômica foi descoberto em 1932 pelo físico britânico James Chadwick, vencedor do prêmio Nobel pela descoberta. “Na verdade, ele fez um experimento inferindo que existe uma partícula chamada nêutron, mas a ideia do nêutron é mais antiga. Um pouquinho, né? Ela data de antes disso, e foi feita teoricamente pelo Ernest Rutherford”, diz. “Ele achou que poderia existir uma partícula que tivesse massa, mas sem carga, que equilibraria o núcleo e as forças de repulsão entre os prótons”, revela.
O experimento consistia em lançar partículas alfa de hélio em um átomo de berílio. “Um átomo de hélio consiste em dois prótons e dois nêutrons em seu núcleo. Já o berílio tem quatro prótons e geralmente também possuiu quatro nêutrons”, explica. “Quando partículas alfa (núcleos de hélio) são lançadas contra o átomo de berílio, elas interagem e liberam energia”, acrescenta.
Fissão nuclear
Com os nêutrons “em mãos”, os cientistas buscaram um elemento que fosse capaz de fissionar. Em 1938, Otto Hahn e Fritz Strassmann, químicos alemães, estavam conduzindo experimentos com núcleos de urânio, bombardeando-os com nêutrons. Eles observaram que, após o bombardeio, produtos mais leves e radioativos foram formados, mas não conseguiam explicar completamente os resultados.
A física austríaca, Lise Meitner, e seu sobrinho Otto Frisch, físico austríaco-britânico, analisaram os resultados desses experimentos e teorizaram que o urânio estava se dividindo em fragmentos mais leves através do bombardeio com nêutrons. Eles chamaram esse processo de “fissão nuclear”. O ano era 1939, e um evento estava prestes a mudar os rumos da história.
Em 1938, Fermi realizou um experimento mais detalhado no laboratório da Universidade de Roma, na Itália. Ele bombardeou uma amostra de urânio com nêutrons, mas também incluiu uma camada de parafina (um material moderador) ao redor do urânio.
O uso da parafina como material moderador foi crucial, pois os nêutrons liberados durante a fissão nuclear têm alta energia e são menos propensos a induzir novas fissões. A parafina reduz a energia dos nêutrons, tornando-os mais eficientes para induzir fissões em outros núcleos de urânio. Fermi observou que o urânio bombardeado com nêutrons em meio à parafina mostrava uma maior quantidade de fissões do que o esperado. Ele concluiu que os nêutrons liberados durante a fissão nuclear estavam causando a fissão de outros núcleos de urânio em um processo em cadeia.
“Uma reação em cadeia com urânio metálico comum é possível se o urânio for partido em pequenos pedaços separados por um material que desacelere nêutrons. Enrico Fermi, construiu o primeiro reator nuclear (pilha atômica) usando grafite, uma forma comum de carbono, para desacelerar os nêutrons. Assim, ele conseguiu a primeira liberação controlada e auto-sustentada de energia nuclear”, argumenta Solemar.
Reação em cadeia
Os físicos explicam que para a reação em cadeia acontecer é preciso que haja uma massa crítica, ou seja, um volume grande de materiais para ser “queimado” durante a explosão e provocar a fissão. Para isso, é preciso “enriquecer” o Urânio. “É que você não consegue ter massa crítica com a quantidade de urânio 235 que você encontra naturalmente.
O enriquecimento de urânio é o processo que urânio é submetido para aumentar a proporção do isótopo urânio-235 em relação ao isótopo urânio-238. O urânio natural contém principalmente urânio-238, que não é fissível e não sustenta a reação em cadeia necessária para a geração de energia em reatores nucleares ou para a fabricação de armas nucleares. Por outro lado, o urânio-235 é fissível, ou seja, pode sustentar uma reação em cadeia.
Poder de destruição
As bombas atômicas tem o poder de “queimar o ar”, explicam os físicos. O poder de destruição das armas nucleares é imenso e se baseia na liberação de uma quantidade extraordinária de energia em um curto espaço de tempo. As bombas nucleares podem causar devastação em larga escala, destruindo instantaneamente edifícios, infraestruturas e provocando uma onda de choque que causa danos significativos a quilômetros de distância. Além disso, a radiação resultante da explosão tem efeitos devastadores a longo prazo, causando doenças, mutações genéticas e impactos ambientais severos.
O primeiro teste bem-sucedido de uma bomba atômica foi realizado em 16 de julho de 1945, durante o Projeto Manhattan, nos Estados Unidos. Esse teste recebeu o nome de “Trinity” e ocorreu no deserto de Alamogordo, no Novo México. A bomba detonada era uma bomba de implosão de plutônio, conhecida como “Gadget”.
J. Robert Oppenheimer
Conhecido como o pai da bomba atômica, o físico teórico norte-americano liderou o projeto Manhattan. Sob sua direção, cientistas e engenheiros trabalharam intensamente no desenvolvimento de duas bombas atômicas: uma de urânio-235 (bomba de Hiroshima) e outra de plutônio (bomba de Nagasaki). Além da organização dos cientistas em torno do propósito, ele ficou responsável pelo design da bomba e pela realização do primeiro teste com o armamento.
Em 16 de julho de 1945, o primeiro teste bem-sucedido da bomba atômica ocorreu sob a supervisão de Oppenheimer no deserto de Alamogordo, no Novo México, conhecido como “Trinity”. Esse teste comprovou a viabilidade das bombas atômicas.
