A Ciência e a história presente em Oppenheimer

No final do mês de julho chegou aos cinemas brasileiros o tão esperado filme “Oppenheimer”. A trama gira em torno da vida pessoal e profissional de Julius Robert Oppenheimer, um cientista norte americano que não só foi o responsável por levar a física quântica aos Estados Unidos, como também participou de um dos projetos mais decisivos na história da segunda guerra mundial: o projeto Manhattan. Este que consagrou Oppenheimer na humanidade como o pai da bomba atômica.

- O projeto Manhattan:

Com o início da Segunda Guerra Mundial, novas tecnologias bélicas foram sendo desenvolvidas para que se garantisse maior poder de fogo para os países, dessa forma, seguindo as ideias do tão famoso físico Albert Einstein, já se imaginava que uma extensa quantidade de energia poderia ser criada com a colisão de dois átomos. Nesse contexto, inicia-se nos EUA em 1939 o Projeto Manhattan com um único objetivo: criar a primeira bomba atômica.

Nos anos seguintes, como uma física praticamente nova foi exigida para realizar tal feito, o governo estadunidense decide convidar J. R. Oppenheimer para liderança científica do projeto, devido a sua ascendente fama no âmbito da física quântica. Oppenheimer esteve à frente do projeto durante 3 anos e, apesar de todos os empecilhos do caminho (estes muito bem representados no filme), em 1945 os aliados terminaram a guerra com acesso a duas bombas atômicas, uma de Plutónio e uma de Urânio.

Ainda em 1945, o efeito destrutivo e massivo dessas bombas em uma situação real foi demonstrado em Hiroshima e Nagasaki em uma tentativa de forçar uma rendição japonesa, o único país do eixo que ainda resistia. Estima-se que 200 mil pessoas morreram em consequência desse ataque. Após a guerra, Oppenheimer era visto como o homem do momento no mundo ocidental e se dedicou a estudar mais a ciência envolvida nessas poderosas bombas.

- Funcionamento de uma bomba atômica:

Para que o desenvolvimento de uma bomba atômica fosse possível, primeiro alguns conceitos foram essenciais, sendo um deles o estudo de isótopos, que em resumo são átomos de um mesmo elemento que detêm massas diferentes. Além disso, foi imprescindível a compreensão da fissão nuclear, que é a divisão do núcleo de um átomo pesado em dois átomos menores, quando são atingidos por um nêutron.

Isso foi necessário, já que o elemento de destruição principal da bomba atômica Little Boy (em Hiroshima) foi do isótopo de urânio (de número atômico 92), conhecido como urânio-235. Na natureza, o urânio-235 pode ser encontrado em pequena quantidade comparado ao seu isótopo urânio-238, que é expressivamente mais comum, onde a diferença entre os dois é que para o urânio-238 sofrer uma fissão nuclear é necessário que a colisão seja feita com nêutrons de elevada energia cinética. No caso do urânio-235, nêutrons de baixa energia são suficientes para causar sua fissão.

Para a obtenção do urânio-235, é realizado um processo chamado “Enriquecimento de Urânio”, que consiste no tratamento feito industrialmente (por reatores nucleares do tipo PWR) do urânio encontrado na natureza, a fim de elevar a concentração de urânio-235 para urânio-238; de 0,7% para 3,2%. Se o enriquecimento for maior que 90%, ou seja, se tiver quase só urânio-235, e houver um bombardeamento de nêutrons, pode acontecer uma reação em cadeia muito rápida mesmo para uma pequena quantidade de urânio. Esta reação é o resultado da “quebra” do átomo depois da colisão de um nêutron contra o núcleo; quando o nêutron é absorvido pelo núcleo, este se divide em outros dois átomos de massas semelhantes, que ao se partir libera energia e outros nêutrons que colidem com outros núcleos e assim sucessivamente.

Dentro do dispositivo da bomba atômica Little Boy, foram levados 64 quilos de urânio-235, onde estima-se que apenas pouco mais de 1% do material passou pelo processo de fissão. Como funcionava com um mecanismo de pistola, foi disparado um projétil de urânio-235 contra uma massa, também de urânio-235, onde nesta colisão os nêutrons de ambas as partes se chocaram, provocando a fissão nuclear em cadeia.

Na bomba intitulada como Fat Man, responsável pelo ataque em Nagasaki, o funcionamento ocorreu com um mecanismo de implosão que, nesse caso, o aparato tinha explosivos convencionais que rodeavam uma esfera de plutônio-239. Devido a pressão exercida sobre a esfera do isótopo de plutônio (quando os explosivos foram acionados), sua massa foi comprimida, e como consequência sua densidade foi quase duplicada. Neste processo, os nêutrons começaram a se chocar no interior da esfera, provocando uma reação de fissão em cadeia, como aconteceu na Little Boy. Na bomba Fat Man foram utilizados seis quilos de plutônio, mas cerca de apenas um quilo sofreu a fissão nuclear. Estima-se que para a bomba Little Boy a explosão foi equivalente a 15.000 toneladas de TNT, e na bomba Fat Man a explosão foi proporcional a 21.000 toneladas de TNT.

Cartaz de divulgação Oppenheimer (2023)

Fonte: https://www.oppenheimerfilme.com.br/_nuxt/images/posters/two/full-pt-br.dfc72a.jpg

Foto: Atomic bombing of Japan (Explosão das bombas Little Boy, a esquerda, e Fat Man, a direita)

Fonte: WikiCommons

Fotos reais e descrições das duas bombas atômicas lançadas sobre o Japão em 1945.

Fonte: https://radioactivepollution.wordpress.com/2016/10/11/little-boy-and-fat-man/

REFERÊNCIAS:

[1] MONTE, Karolina. “Oppenheimer: conheça a história e as consequências do Projeto Manhattan”. Guia do Estudante, 2023. Disponível em: https://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/oppenheimer-o-que-e-e-quais-foram-as-consequencias-do-projeto-manhattan/. Acesso em 17 de agosto de 2023.

[2] “'Oppenheimer' conta história de homem que 'mudou o mundo', diz Christopher Nolan: 'Para o bem ou para o mal'”. G1, 2023. Disponível em:

https://g1.globo.com/fantastico/noticia/2023/07/23/oppenheimer-conta-historia-de-homem-que-mudou-o-mundo-diz-christopher-nolan-para-o-bem-ou-para-o-mal.ghtml. Acesso em 17 de agosto de 2023.

[3] CARVALHO, Joaquim. “A gênese da bomba”. Scielo, ago. 2015. Disponível em

https://www.scielo.br/j/ea/a/vwPMRDqfn6TQrdmhfVGLbXv/?lang=pt. Acesso em 17 de Agosto de 2023.

[4] CARDOSO, Eliezer. “Energia Nuclear”. FAMEMA, 2004. Disponível em http://www.famema.br/ensino/disciplinas/doc/boletim_0006_2013.pdf. Acesso em 17 de Agosto de 2023.