Fig 1. Explosão da bomba atômica Gadget após nove segundos. Crédito: ENERGY.GOV/Wikimedia.
Fruto de um projeto secreto do governo dos Estados Unidos, a bomba atômica Gadget revelou o poder escondido nos átomos
Em julho de 2023, o filme ‘Oppenheimer’ chegou aos cinemas, trazendo para as telonas os bastidores da construção da primeira bomba atômica da história, a bomba Gadget. Ela foi detonada no dia 16 de julho de 1945, no teste nuclear de codinome Trinity.
A bomba foi resultado de três anos de pesquisas científicas de um projeto secreto do governo dos Estados Unidos, o projeto Manhattan, realizado durante a Segunda Guerra Mundial. Dirigido pelo cientista Robert Oppenheimer, o objetivo desse projeto era desenvolver uma arma nuclear antes da Alemanha nazista.
A explosão de Gadget durou quase 20 segundos, liberando energia equivalente a 20 mil toneladas de explosivo trinitrotolueno, o TNT. Era mais do que os cientistas esperavam!
Uma arma com tamanho poder de destruição deixa uma grande pergunta em mente: afinal, qual é a ciência por trás da bomba atômica desenvolvida pela equipe de Oppenheimer?
Escala atômica
Vamos com calma! Para conseguirmos entender o que tudo quer dizer, temos que começar com o significado da palavra “atômica”. Ela vem de átomo. Átomos são uma das menores partículas que existem, e, ao se juntarem uns com os outros, compõem tudo ao nosso redor.
Os átomos são formados por partes ainda menores. No centro dos átomos, existe um núcleo formado por partículas chamadas prótons e nêutrons. Em volta do núcleo, existem partículas ainda menores, os elétrons.
Cada “tipo” de átomo tem um número diferente de prótons e/ou nêutrons. Isso faz com que eles sejam diferentes entre si, com características próprias. Por exemplo, um átomo de carbono tem seis prótons, já um átomo de urânio tem 92 prótons.
Fig 2. Representação de um átomo de carbono. Os cientistas acreditam que os átomos não são exatamente assim, mas desenhos como esse nos ajudam a entender sua estrutura. Esse átomo tem seis prótons (vermelho), seis nêutrons (amarelo) e seis elétrons (azul). Cores-fantasia. Crédito: AGeremia/Wikimedia.
Energia bombástica!
Os cientistas da primeira metade do século 20 descobriram que é possível gerar energia a partir do núcleo de átomos. Uma das formas de fazer isso é a partir da “divisão” de certos átomos, um processo chamado fissão nuclear.
Na fissão nuclear, um nêutron é bombardeado no núcleo de um átomo grande e instável, como o de urânio. O resultado é a “divisão” desse núcleo, formando dois átomos menores e liberando radiação e grande quantidade de energia. Nesse processo, também são liberados outros dois ou três nêutrons, que acertam outros núcleos de urânio, liberando novos nêutrons, que atingirão mais núcleos de urânio…Ou seja, é uma reação em cadeia.
Fig 3. Esquema de fissão nuclear. Crédito: Ana Carolina Vicente.
Nas usinas nucleares, esse processo é realizado de forma contida e controlada. A energia liberada é usada para gerar energia elétrica, que abastece cidades. Entretanto, na bomba atômica, não é isso que acontece. A reação em cadeia ocorre de forma e descontrolada e rápida (questão de milisegundos!). Como resultado, libera-se uma grande quantidade de radiação, que é prejudicial aos seres vivos e ao ambiente, e também uma grande quantidade de energia - levando a uma grande explosão!
A bomba atômica Gadget
A Gadget não usava urânio, mas outro “tipo” de átomo grande e instável, chamado plutônio. No centro da bomba, havia uma esfera oca de plutônio, rodeada por diversos explosivos. Ao serem detonados, os explosivos comprimiam o centro e faziam com que nêutrons fossem disparados, gerando uma reação em cadeia.
Fig 4. bomba Gadget sendo erguida em uma torre de aço de 300 metros de altura, antes de ser detonada. Crédito: Los Alamos National Lab/Wikimedia.
A Gadget foi detonada em uma área do deserto do Novo México (EUA). Não havia casas ou pessoas em um raio de alguns quilômetros e a bomba não causou mortes imediatamente. Porém, a radiação da Gadget impactou as comunidades que viviam a dezenas de quilômetros do local do teste, sobretudo aquelas que estavam na direção do vento. Dentre os impactos, houve a contaminação de alimentos e plantações, aumento no número de casos de doenças como câncer e o aumento na taxa de mortalidade, principalmente infantil.
Fig 5. Réplica da bomba Gadget, em exposição no museu National Atomic Testing, nos EUA. Crédito: Kelly Michals/Flickr.
Essa explosão marcou o início da era nuclear. Um mês após o teste Trinity, o governo dos EUA lançou duas bombas atômicas no Japão, nas cidades de Hiroshima e Nagasaki, levando a mais de 200 mil mortes. Os sobreviventes do bombardeio enfrentaram consequências relacionadas a radiação da bomba, como câncer e leucemia.
Fontes consultadas:
Atomic Heritage Foundation. Trinity Test – 1945. Disponível em: <https://ahf.nuclearmuseum.org/ahf/history/trinity-test-1945/>.
_________. Science Behind the Atom Bomb – Nuclear Museum. Disponível em: <https://ahf.nuclearmuseum.org/ahf/history/science-behind-atom-bomb/>.
Bulletin of the Atomic Scientists. Trinity: The first nuclear bomb test. Disponível em: <https://thebulletin.org/virtual-tour/trinity-the-first-nuclear-bomb-test/>.
GALINDO, A. What Is Nuclear Energy? the Science of Nuclear Power. Disponível em: <https://www.iaea.org/newscenter/news/what-is-nuclear-energy-the-science-of-nuclear-power>.
IUPAC. Proton. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the “Gold Book”). Disponível em: <https://goldbook.iupac.org/terms/view/P04906>.
Por Ana Carolina Vicente
Data Publicação: 23/10/2023