Com sua representação da explosão da bomba nuclear principal, “Oppenheimer” apresenta a enorme força desastrosa dessas primeiras armas atômicas.
Embora você deva encontrar uma maneira de melhorar sua ciência de materiais antes de ver o filme – Cillian Murphy certamente fez para assumir o papel de J. Robert Oppenheimer – este é um explicador de como as principais bombas nucleares funcionavam.
As bombas nucleares funcionam dividindo as partículas através da divisão atômica. É classificado como “separação” devido ao fato de que, basicamente, você está pegando uma molécula e isolando-a, ou dividindo-a em duas.
O átomo é composto por pequenas partículas chamadas prótons e nêutrons.
A divisão, descoberta em 1938, acontece quando um nêutron agita. Ele se separa, fornecendo dois componentes mais leves e, ainda mais, alguns nêutrons e um pouco de energia – os dois são essenciais para as armas nucleares.
Logo depois que os pesquisadores inicialmente descobriram que iriam separar o átomo, a área de ciência física quântica – incluindo Albert Einstein e o próprio Oppenheimer – decidiu que a criação de uma grande bomba poderia ser utilizada.
Se a divisão começa com uma quantidade mínima específica – conhecida como massa crítica – de material radioativo, por exemplo, urânio e plutônio, causa uma resposta em cadeia, disse Zaijing Sun, um físico atômico.
Na resposta da cadeia atômica, cada nêutron liberado pela separação prossegue para separar outra molécula, criando mais nêutrons que dividem mais átomos em um ritmo mais rápido. À medida que as partículas adicionais se dividem, a energia que sobrou se fabrica infinitamente – produzindo com rapidez a força da bomba nuclear, disse Sun.
Na explosão de uma bomba nuclear solitária, bilhões de partículas se dividem em um milionésimo de segundo.
A primeira bomba nuclear explodida, conhecida como teste Trinity, utilizou cerca de 6 quilos de plutônio e criou uma explosão comparável à de 20.000 toneladas de dinamite.
A bomba nuclear lançada sobre Hiroshima continha cerca de 60 kg de urânio e produziu um disparo comparável a 15.000 toneladas de dinamite.
No entanto, as bombas não eram absolutamente proficientes nesse estado de espírito de combustível – apenas um pequeno pedaço do material atômico realmente se dividiu.
Na verdade, apenas cerca de uma porção de um grama de todo o urânio da bomba lançada sobre Hiroshima foi completamente transformada em energia – totalizando a potência da explosão.
Seja como for, como uma quantidade tão moderadamente limitada de problemas é adequada para fornecer tanta força?
Tem a ver com a conhecida condição de Einstein: E = mc2, e isso significa que “massa e energia são basicamente a mesma coisa, então qualquer massa pode se transformar em energia”, disse Sun.
No ponto em que um nêutron atinge uma partícula de urânio-235, a massa unida dos dois novos elementos mais leves e dos nêutrons é menor do que o átomo original de urânio-235 – apenas um pouco, mas ainda é mensurável.
Essa pequena medida de massa perdida se transformou em energia não adulterada, disse Sun. Essa energia está preparada para quase destruir uma cidade inteira.
Posteriormente, os pesquisadores desenvolveram uma arma consideravelmente mais impressionante. Chamada de bomba nuclear, ela utiliza tanto a divisão atômica quanto a combinação atômica – a limitação de moléculas – para entregar uma arma várias vezes mais impressionante do que a bomba nuclear lançada sobre Hiroshima em 1945.
Durante a Segunda Guerra Mundial, os pesquisadores estavam muito conscientes da capacidade de utilizar a separação atômica para fazer uma arma.
Em meio aos temores de que a Alemanha estivesse tentando fabricar uma bomba, Oppenheimer foi nomeado chefe do Centro de Pesquisa Pública de Los Alamos, no Novo México — parte do altamente confidencial Manhattan Undertaker dos Estados Unidos encarregado de construir a bomba nuclear.
A Tarefa de Manhattan levou cerca de três anos para atingir seu objetivo principal – empregar mais de 130.000 pessoas no auge e custar US$ 2,2 bilhões no final da guerra, o que representa cerca de US$ 38 bilhões em 2023 quando adaptado à inflação.
Os pesquisadores planejaram e terminaram dois tipos únicos de bombas nucleares, pois não sabiam qual técnica funcionaria. Um era controlado por urânio e o outro por plutônio.
O urânio tem vários isótopos – ou componente composto semelhante com um número alternativo de nêutrons. Normalmente, o urânio é feito em sua maior parte do isótopo U-238 e contém quantidades limitadas do isótopo U-235. No entanto, uma bomba nuclear requer altas centralizações de U-235, alegando que a estrutura passa rapidamente por rachaduras.
Um laboratório em Oak Edge, Tennessee, fez este urânio “melhorado” que continha uma alta centralização de U-235 para atuar como combustível para a bomba – apelidada de “Little Boy” – que foi lançada sobre Hiroshima.
O Little Boy apresentava uma detonação do tipo arma. A bomba continha dois centros separados de urânio e utilizava um tradicional instável para atirar um centro no outro. No momento em que os dois centros de urânio se chocam, atinge-se a quantidade mínima, causando uma explosão nuclear.
Enquanto o urânio foi extraído e melhorado para uso em uma bomba, o plutônio deve ser produzido a partir do zero.
O plutônio é fornecido pela barragem do U-238 com nêutrons. As partículas de U-238 retêm um nêutron, que inicia uma progressão de mudanças atômicas que o transformam em plutônio.
Os reatores atômicos em Hanford, Washington, criaram plutônio e o enviaram a Los Alamos para coletar a bomba “Fat Man” que os EUA lançaram sobre Nagasaki.
O Fat Man era uma bomba do tipo colapso, incluindo um centro de plutônio cercado por explosivos. No momento em que explodiu, o poder dos explosivos comprimiu o plutônio até que se tornasse suficientemente espesso para atingir a quantidade mínima.
Como os pesquisadores que trabalhavam com o Manhattan Venture não tinham certeza se o método de colapso da bomba de plutônio funcionaria, eles decidiram testar um antes de ser usado no conflito.
Assim, em 16 de julho de 1945, às 5h29, no deserto do Novo México a sudeste de Socorro, o teste Trinity explodiu uma bomba de plutônio chamada “Gadget” – a bomba atômica mais memorável do mundo – e introduziu a era nuclear.
