A Bomba de Hidrogênio

A bomba H baseia-se no princípio da fusão, ou de reação termonuclear, que é o seguinte: um átomo de deutério ( isótropo 2 do hidrogênio, isto é, hidrogênio com núcleo de massa duas vezes superior à comum ) se une a um átomo de trítio ( isótropo 3 do hidrogênio ), originando um átomo de hélio e liberando um nêutron e uma quantidade de energia:
H2 + H3 = He + n + Energia

O deutério é disponível em quantidade ilimitada na natureza, em particular na água, e pode-se obtê-lo a baixo custo. O trítio, ao contrário, é praticamente ausente ( há só alguns gramas em toda a Terra ). Para obtê-lo, parte-se do lítio, um elemento leve que, quando bombardeado por um nêutron, pode transformar-se em trítio ( e em hélio ). Assim, a possibilidade de obter uma reação de fusão vincula-se à disponibilidade de lítio que, na Terra, é comparável à do Urânio 138. Na bomba de fusão parte-se de uma mistura de deutério e lítio. Os nêutrons liberados pela explosão da bomba A, utilizada como detonador, serve para transformar o lítio em trítio e as altas temperaturas produzidas por essa explosão provocam a reação de fusão entre o deutério e o trítio que acaba de se formar.

A bomba H, ou de fusão, tem um poder de destruição muito superior ao da bomba A. As bombas H "normais" têm, por exemplo, um potencial que vai de 100 a 1000 kton (quilotons. Um quiloton equivale a mil toneladas de T.N.T ( TriNitro Tolueno, a dinamite ), e são dezenas de vezes mais poderosas que a bomba de Hiroshima. Existem bombas de 10.000 kton, mil vezes mais possantes do que aquela primeira bomba.

No Centro da Explosão

Cerca de metade da energia liberada por uma explosão nuclear se manifesta sob a forma de energia mecânica; cerca de um terço sob a forma de energia térmica e o resto sob a forma de radiações ionizantes. Na zona da explosão, as altíssimas temperaturas geradas produzem um fenômeno chamado "bola de fogo". Logo depois da explosão, essa bola de fogo tem alguns metros de diâmetro, uma temperatura de milhões de graus , e emite uma luz tamanha que mesmo aqueles que a vêem a vários quilômetros de distância ficam cegos e têm a pele ferida.

A bola de fogo se dilata rapidamente e alguns minutos depois da explosão já atinge um diâmetro de vários quilômetros; sua temperatura, mesmo diminuída, continua sendo de alguns milhares de graus e queima tudo que toca. A energia mecânica se propaga desde o ponto de impacto como uma onda de choque, isto é, como um enorme e súbito aumento na pressão do ar, que se desloca no início a uma velocidade de mais de 1000 km/h, devastando e destruindo tudo por onde passa. A zona em torno do ponto de impacto - onde a destruição das casas, de edifícios e estruturas é completa – chama-se "raio de destruição total". Uma bomba de um Mton ( 1 Mton ( lê-se megaton ) é igual a 1000 kton ) - que é a potência de uma bomba estratégica "média" – tem um raio de destruição total entre cinco e oito km, ou seja, consegue destruir totalmente uma cidade de tamanho médio. Um vento de mais de 1000 km/h acompanha a onda de choque. Alguns minutos depois da explosão, em virtude do deslocamento de ar devido à subida da bola de fogo, forma-se um vento quente, também violento, em direção oposta, que completa a destruição. Ele recolhe a poeira, os detritos e os destroços num furacão que se eleva a vários quilômetros de altura. Uma vez atingida a estratosfera, esse furacão se resfria, diminui seu impacto e começa a descer de novo, assumindo a forma tristemente célebre de um cogumelo. A energia liberada sob a forma de radiações tem efeitos sobretudo retardados, que atingem os organismos vivos e provocam danos que podem se manifestar vários anos depois.

A Bomba Nuclear

No dia 2 de agosto de 1939, Albert Einstein (um dos cientistas mais respeitados na época), atendendo a pedidos de outros cientistas, escreveu uma carta ao Presidente Franklin Roosevelt. Na carta, Einstein dizia que os EUA deveriam priorizar o desenvolvimento de uma bomba baseada em energia nuclear, antes que os alemães o fizessem.

Como resultado, nasceu o Manhattan Project, com o propósito de desenvolver a bomba atômica. O sucesso não tardou: no dia 16 de julho de 1945, no estado de New Mexico, a primeira bomba nuclear foi detonada.

Os EUA, então, iniciaram uma longa série de exaustivos testes com bombas nucleares, com várias explosões. Até mesmo seus soldados foram deliberadamente expostos à radiação, marchando para o "ground zero" logo após uma explosão. Nos dias 6 e 9 de agosto do mesmo ano, duas bombas foram detonadas sobre as cidades de Hyroshima e Nagasaki, no Japão: foram os dois únicos artefatos nucleares já utiliados em guerra, e causou a rendição do governo japonês e o consequente fim da 2a. guerra mundial.








Fotografias de Hiroshima e Nagasaki obtidas algumas horas após as explosões.
Os fotógrafos também foram vítimas da radiação

Estas bombas nucleares eram dispositivos que se aproveitavam da energia de fissão do urânio. O poder de devastação de uma bomba nuclear é enorme. Apenas um grama de Urânio-235 é capaz de fornecer, em um evento de fissão, 200 MeV, energia equivalente a 80 milhões de kJ; só para comparação, 1g de TNT fornece apenas 16 kJ!Isto significa que um processo de fissão nuclear libera uma quantidade de energia 5.000.000 maior do que uma reação química. Como correlação, o poder de uma bomba é expressa em megatons, isto é, o equivalente em milhões de toneladas de dinamite. Uma bomba de 10 megatons, por exemplo, tem poder de devastação equivalente 10 milhões de toneladas de TNT.

Na média, cada átomo de U-235 produz 2,5 nêutrons numa fissão; quando um nêutron colide com outro átomo de U-235, ele provoca a fissão deste também, gerando uma reação em cadeia. Se a amostra do material é pequena, a maior parte dos nêutrons escapam do sistema antes de provocarem a fissão em outro átomo; neste caso, a massa do material radioativo é chamada de subcrítica, isto é, abaixo da necessária para gerar a reação em cadeia.

A quantidade exata para se iniciar a reação em cadeia é chamada de massa crítica. Nos modelos de bombas utilizadas na 2a. guerra mundial,haviam duas porções subcríticas de urânio, separadas, no compartimento interno da bomba. Ao acionar o detonador, uma explosão química fazia as duas porções colidirem, gerando uma massa supercrítica, isto é, contendo material necessário para iniciar a reação em cadeia, mas onde cada evento de fissão promove mais de dois ou mais eventos: é bomba!

Na bomba de Hiroshima, duas porções subcríticas colidiam após a detonação do TNT

Teoria da Relatividade

Teorias propostas pelo físico Albert Einstein que revolucionam a física no século XX. As duas teorias: da Relatividade Restrita e da Relatividade Geral - sustentam a noção de que não há movimentos absolutos no Universo, apenas relativos. Para Einstein, o Universo não é plano como na geometria, nem o tempo é absoluto, mas ambos se combinam em um espaço-tempo curvo. Enquanto para a geometria clássica a menor distância entre dois pontos é a reta, na teoria de Einstein é a linha curva.

Na verdade, as duas teorias formam uma só, mas são apresentadas por Einstein em momentos diferentes. A Teoria da Relatividade Restrita é proposta em 1905. Com base nela são postulados o princípio da relatividade - isto é, que as leis físicas são as mesmas em todos os sistemas de referência inerciais - e o princípio da constância da luz. De acordo com a relatividade restrita, se dois sistemas se movem de modo uniforme em relação um ao outro, é impossível determinar algo sobre seu movimento, a não ser que ele é relativo. Isso se deve ao fato de a velocidade da luz no vácuo ser constante, sem depender da velocidade de sua fonte ou de quem observa.

Com isso se verifica que massa e energia são intercambiáveis - o que resulta na equação mais famosa do século: E = mc² (energia, "E", é igual à massa, "m", multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz, "c²"). Um dos empregos dessa fórmula é na energia nuclear, seja em reatores para produzir eletricidade, seja em armas nucleares. Uma massa pequena de urânio ou plutônio, de alguns quilos, basta para produzir uma bomba capaz de destruir uma cidade, pois a quantidade "E" equivale a "m" multiplicado pelo quadrado de 300 mil km/s.

Também se depreendem da relatividade restrita fenômenos de que o senso comum duvida: para um observador parado, um relógio em movimento parece andar mais devagar do que um relógio estacionário, ou a massa de um objeto aumentar com sua velocidade. A Teoria da Relatividade Geral , de 1916, amplia os conceitos a outros sistemas, como os sistemas de referência acelerados, e às interações gravitacionais entre a matéria. Einstein explica essas interações como resultado da influência dos corpos - como os planetas - na geometria do espaço-tempo curvo (um espaço de quatro dimensões, sendo a quarta, o tempo). A confirmação prática disso vem em 1919, quando é possível notar a curvatura da luz das estrelas ao passar perto do Sol durante um eclipse solar .

Esta Teoria, desenvolvida matematicamente por Einstein, leva a conclusões tais como:
1- velocidade da luz no vácuo é constante e independe da velocidade relativa da origem e do observador ;
2- a velocidade da luz é um máximo que a velocidade de um corpo material nunca poderá atingir;
3- as formas matemáticas das leis da Física são invariáveis em todos os sistemas inertes;
4- a massa de um corpo depende da sua velocidade, ou seja, existe equivalência de massa e energia e de mudança de massa, dimensão e tempo com o aumento de velocidade;
5- o tempo é uma quarta dimensão, relativa ao espaço " Uma extensão da teoria de Einstein inclui gravitação e o fenômeno da aceleração relativa.

A compreensão moderna do Buraco Negro é toda baseada na Teoria da Relatividade Geral. O buraco negro é formado a partir dos restos da explosão de uma estrela com massa dezenas de vezes superior à do Sol. Esse processo ocorre quando a estrela esgota seu combustível termonuclear interno, passando a se contrair e elevar intensamente a temperatura. O resultado é uma grande explosão e resíduos extremamente condensados. Caso essa massa remanescente seja superior a duas ou três vezes a massa do Sol, a sua densidade passa a crescer indefinidamente. O campo gravitacional criado torna-se tão forte que não deixaria nenhum tipo de radiação escapar, caracterizando o buraco negro .

Fonte: Almanaque abril 1998, Editora Abril S.A.

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