EUA confirmam ganho de energia em experiência de fusão nuclear

 O Departamento de Energia dos Estados Unidos confirmou hoje que cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, em Berkeley, na Califórnia, conseguiram pela primeira vez fazer uma experiência de fusão nuclear com ganho de energia. É uma promessa, ainda distante e com muitos obstáculos, de desenvolvimento de uma fonte de energia limpa a renovável.

A fusão nuclear é a fonte da energia do Sol e das estrelas. Como o combustível nuclear é o hidrogênio, praticamente inesgotável, e a reação não deixa radioatividade, os cientistas acreditam que possa ser uma fonte de energia importante para acabar com a era dos combustíveis fósseis, responsáveis pelo aquecimento global, sem deixar lixo radioativo.

Na fissão nuclear, uma partícula bombardeia o núcleo de um átomo pesado, que precisa muita energia para se manter unido. As primeiras bombas atômicas usaram urânio e plutônio. As usinas nucleares geralmente usam urânio-235.

O urânio é o átomo com maior número de prótons e nêutrons no núcleo encontrado na natureza. O isótopo mais comum é o urânio-238. Isótopos são átomos do mesmo elemento, com o mesmo número de prótons (número atômico) e diferente número de nêutrons, o que resulta em números de massa (prótons + nêutrons) diferentes. 

Só 0,72% do urânio é 235. Então, tanto para a bomba atômica como para usinas nucleares é preciso enriquecer o urânio, aumentando o teor de U-235. 

A maioria dos reatores para geração de energia usa urânio enriquecido com um teor de 3% a 5% de U-235 porque cada átomo partido precisa emitir partículas que só dividam um átomo. Caso contrário, haveria uma reação em cadeia com progressão geométrica e uma explosão nuclear, como quando se risca um fósforo e incendeia todos os outros de uma caixa.

Os equipamentos de medicina nuclear usam urânio enriquecido com teor de cerca de 20%.

As armas atômicas exigem urânio enriquecido a altos teores. A bomba de Hiroxima tinha 64 quilos de urânio enriquecido a 80%. Hoje as bombas usam teores acima de 90%.

Na fusão, é o oposto. Átomos leves se unem para formar um átomo mais pesado. O elemento mais simples que existe é o hidrogênio. O isótopo mais comum, o prótio, tem um próton no núcleo e um elétron. É 99,98% do hidrogênio encontrado na natureza.

O hidrogênio pesado ou deutério tem um próton e um nêutron, e o hidrogênio mais pesado ou trítio têm um próton e dois nêutrons. Um em cada 6.420 átomos de hidrogênio encontrados na natureza é deutério (0,0156%). O trítio é um bilionésimo de um bilionésimo por cento do hidrogênio, mas pode ser extraído do lítio.

Na fusão nuclear, um átomo de deutério se funde com um átomo de trítio para formar um átomo de hélio, que tem dois prótons e dois nêutrons, expelindo um nêutron e liberando grande quantidade de energia; 0,645% da massa se transforma em energia.

Esta reação acontece no Sol 1.038 vezes por segundo, transformando 620 milhões de toneladas de hidrogênio em 616 milhões de toneladas de hélio.  

A quantidade de energia liberada é calculada pela fórmula criada pelo genial cientista alemão Albert Einstein: E=mc2, em que c é a velocidade da luz no vácuo (300 mil quilômetros por segundo). 

Uma bomba de hidrogênio é mil vezes mais poderosa do que uma bomba de urânio ou plutônio.

Para acontecer a fusão nuclear, é necessária uma temperatura de 100 milhões de graus centígrados. Assim, o detonador de uma bomba de hidrogênio é uma bomba de urânio ou plutônio. Isto dificulta a reação controlada porque derreteria tudo ao redor.

Em 5 de dezembro, os cientistas do Laboratório Livermore usaram 192 raios lêiser para bombardear uma pequena cápsula com deutério e trítio colocada dentro de um diamante para atingir uma temperatura de 150 milhões de graus centímetros, 10 vezes mais do que a temperatura do núcleo do Sol.

Esta carga formidável provoca a implosão da cápsula. A pressão ajuda a comprimir o hidrogênio e provocar a fusão.

Em menos de um trilionésimo de segundo, uma energia de 2,05 megajoules de energia, cerca de 490 mil calorias, atingiu a cápsula, que expeliu um feixe de nêutros com energia de cerca de 3,15 megajoules ou 753 mil calorias, com ganho de uma vez e meia mais energia do que a utilizada para provocar a fusão.

Foi a primeira vez em que houve ganho de energia. Os cientistas pressupõem que uma usina de fusão nuclear viável precisaria de um ganho de 30 a 100 vezes. Isto pode levar décadas, sem garantia de sucesso.

Planeta gigantesco desafia teoria de formação dos planetas

Um planeta-monstro descoberto numa estrela distante desafia a ciência. Pela teoria atual, ele não poderia ter se formado, noticiou a revisa acadêmica Monthly Notes of the Royal Astronomic Society (Sociedade Astronômica Real) do Reino Unido.

A teoria de formação dos planetas afirma que um planeta daquele tamanho não poderia se formar ao redor de uma estrela pequena. Pequenas estrelas podem formar planeta, mas não do tamanho de Júpiter, o maior do nosso sistema solar.

O NGTS-1b é um gigante formado por gás. Por causa do tamanho e da temperatura, faz parte de um tipo de planeta conhecido como "Júpiter quente", tão grande ou maior do que Júpiter mas com 20% menos massa.

Ao contrário de Júpiter, o planeta-monstro está muito próximo de sua estrela, apenas cerca de 3% da distância entre a Terra e o Sol. Assim, completa sua órbita em 2,6 dias. Seu ano tem pouco mais de dois dias e meio da Terra.

A estrela tem o raio e a massa duas vezes menor do que o Sol. "Como pequenas estrelas como esta estrela vermelha anã são as mais comuns no Universo, é possível que haja muitos planetas gigantescos a serem descobertos", comentou o professor Peter Wheatley, da Universidade de Warwick, na Inglaterra.

Núcleo do Sol completa rotação em uma semana

Se a Terra dá uma volta completa ao redor de seu eixo em 24 horas, o núcleo do Sol precisa de uma semana, concluíram cientistas que calcularam pela primeira vez o tempo de rotação da estrela do nosso sistema solar. A pesquisa foi publicada na revista acadêmica Astronomy & Astrophysics.

O Sol tem se mantido com impressionante instabilidade nos últimos 4,6 bilhões de anos por causa do equilíbrio entre a força da gravidade e a pressão das explosões termonucleares no seu núcleo. Agora, pela primeira vez, os astrônomos do Laboratório Lagrange mediram o tempo da rotação desse núcleo.

A equipe é formada por especialistas do Centro Nacional de Pesquisas Científicas da França (CNRS), do Observatório da Costa Azul e da Universidade de Nice Sophia Antipolis. Eles usaram um instrumento chamado GOLF (Oscilações Globais de Baixas Frequências), instalado no observatório espacial SOHO (Observatório Solar e Heliosférico dos Estados Unidos), que orbita ao redor do Sol.

A cada dez segundos, o GOLF mede as oscilações da superfície do Sol. Faz isso há 20 anos a bordo do SOHO. Os dados são analisados pelo Laboratório Lagrange, o Instituto de Astrofísica Espacial da Universidade do Sul de Paris, do Laboratório de Astrofísica, Interpretação e Modelagem da Universidade de Paris Diderot, do Laboratório de Astrofísica de Bordeaux, do Instituto de Astrofísica das Canárias e da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA).

Eles concluíram que o núcleo do Sol completa a rotação em torno do seu eixo em uma semana, uma velocidade 3,8 vezes maior do as camadas intermediária e exterior. A descoberta deve levar a novas pesquisas de física solar sobre a origem, evolução, estrutura e composição química do Sol.

Cientistas descobrem ondas gravitacionais descritas por Einstein

A colisão de dois buracos negros, um com 29 vezes a massa do Sol e outro com 39 vezes a massa do Sol, formou um buraco negro com 62 vezes a massa do Sol. A massa restante foi convertida em ondas gravitacionais detectadas por cientistas aqui na Terra, anunciaram hoje cientistas nos Estados Unidos.

"É a primeira vez que um sistema desses foi observado, um buraco negro binário em fusão, é a confirmação de que esses sistema existem no Universo", declarou David Reitze, diretor-executivo do LIGO, sigla em inglês para o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser.

Em sua Teoria da Relatividade, o físico alemão Albert Einstein, o cientista mais importante do século 20, previu há cem anos a existência de ondas gravitacionais. Hoje suas ideias foram comprovadas por uma fusão de buracos negros ocorrida há um bilhão de anos.

Einstein argumentou que o tempo e o espaço não era imutáveis como se acreditava desde que as teorias de Isaac Newton lançaram as bases da Física moderna, inclusive a Lei da Gravitação Universal.

O LIGO tem duas instalações nos estados de Washington e da Lousiana. Sua descoberta abre uma nova janela para o universo, uma nova maneira de observar o espaço.

Morre Arthur Clarke, mestre da ficção científica

O escritor inglês Arthur Clarke, um mestre da ficção científica, autor de 2001: Uma Odisséia no Espaço, morreu ontem aos 90 anos de colapso cardíaco e problemas respiratórios decorrentes de uma poliomielite que o deixou em cadeira de rodas.

Durante a Segunda Guerra Mundial, Clarke trabalhou como um especialista em radares. Ele foi um dos pioneiros a propor a instalação de satélites artificiais de comunicação ao redor da Terra. Nos anos 40, previu que o homem pousaria na Lua até o ano 2000.

Quando o americano Neil Armstrong se tornou o primeiro astronauta a caminhar na Lua, em 1969, agradeceu a Clarke pelo "impulso intelectual" na conquista do espaço.

Ao completar sua "90ª órbita ao redor do Sol", em 16 de dezembro de 2007, ele expressou três desejos: que seres extraterrestres entrem em contato, que o homem se livre do seu vício em petróleo e que a paz chegue ao Sri Lanca, país onde escolheu viver.