Ignição atmosférica: O que é e por que Oppenheimer temia tanto ?

Ignição atmosférica é um fenômeno hipotético em que uma reação de fusão nuclear se inicia na atmosfera da Terra e se propaga por todo o ar, consumindo todo o oxigênio e nitrogênio e liberando enormes quantidades de energia.

Esse cenário catastrófico foi temido por alguns cientistas que trabalharam no desenvolvimento da bomba atômica durante a Segunda Guerra Mundial, especialmente Julius Robert Oppenheimer (Foto abaixo), o líder do Projeto Manhattan.

Oppenheimer estava preocupado com a possibilidade de que a detonação da bomba atômica pudesse desencadear uma reação em cadeia de fusão na atmosfera, transformando átomos de nitrogênio em oxigênio e um nêutron livre enquanto libera energia.

Essa reação continuaria até que toda a atmosfera fosse consumida, destruindo toda a vida na Terra.

Oppenheimer e sua equipe tinham que garantir que a bomba atômica não iria inflamar a atmosfera sem ter certeza absoluta de seus cálculos.

A mera probabilidade de “quase nula” de ignição atmosférica era, compreensivelmente, uma fonte de ansiedade. Felizmente, a ignição atmosférica nunca ocorreu.

Pesquisas posteriores mostraram que para uma reação em cadeia como a ignição atmosférica ocorrer, as densidades atômicas precisariam ser muito maiores do que as encontradas na atmosfera da Terra.

Além disso, o calor gerado pela reação seria rapidamente dissipado pelo espaço, impedindo que a reação se sustentasse.

Portanto, a ignição atmosférica é considerada um risco negligenciável pela maioria dos especialistas.

Julius Robert Oppenheimer (Foto abaixo) foi um físico teórico americano e diretor do Laboratório Nacional de Los Alamos, durante a Segunda Guerra Mundial.

Geralmente, é creditado como o “pai da bomba atômica” por seu papel no Projeto Manhattan, o empreendimento de pesquisa e desenvolvimento que criou as primeiras armas nucleares.

Teste Trinity: O início da Era Nuclear

Projeto Manhattan, Los Álamos, Novo México, 1945. Até que a bomba atômica (“the gadget” ou “o artefato”) pudesse ser testada, a dúvida permaneceria sobre sua eficácia entre cientistas e militares.

O mundo nunca havia visto uma explosão nuclear antes, e as estimativas em relação à quantidade de energia que seria liberada eram as mais variadas.

O início da Corrida Nuclear

Julius Robert Oppenheimer (Foto abaixo), o diretor do Projeto Manhatan, escolheu nomear o primeiro dispositivo de teste nuclear (uma bomba de implosão) a ser detonado como “Trinity“, um nome inspirado nos poemas de John Donne.

O local escolhido foi um canto remoto na Área de Bombardeio de Alamagordo, conhecido como “Jornada del Muerto“, ou “Viagem da Morte“, no Campo de Teste de Mísseis de White Sands a 210 milhas ao sul de Los Alamos, Novo México.

A instrumentação instalada em torno do local foi testada com uma explosão de grande quantidade de explosivos convencionais em 7 de maio de 1945.

As preparações continuaram durante maio e junho e foram concluídas no início de julho de 1945. Três bunkers de observação localizados a 10 mil metros ao norte, oeste e sul da torre de tiro no ponto zero tentariam medir os principais aspectos da detonação nuclear.

Especificamente, os cientistas tentariam determinar a simetria da detonação e a quantidade de energia liberada.

Medidas adicionais seriam tomadas para determinar as estimativas de dano, e o equipamento registraria o comportamento da bola de fogo (fireball).

A maior preocupação era o controle da radioatividade que o dispositivo de teste liberaria.

Não totalmente contente em confiar em condições meteorológicas favoráveis para transportar a radioatividade para a atmosfera superior, o Exército (US Army) ficou pronto para evacuar as pessoas residentes nas áreas vizinhas.

Em 12 de julho de 1945, o núcleo de plutônio foi levado para a área de teste em um sedã do exército. Os componentes não nucleares foram transportados para o local do teste às 12h01pm, sexta-feira 13 (Julho1945).

Durante esse dia tido como azarado, a montagem final do “Gadget” (“artefato”, como foi apelidado) ocorreu na casa da fazenda McDonald.

Às 17h00pm no dia 15 de Julho de 1945, o dispositivo foi montado e içado no topo da torre de tiro de 30 metros.

Leslie Groves, Vannevar Bush, James Conant, Ernest Lawrence, Thomas Farrell, James Chadwick e outros chegaram à área de testes, onde chovia fortemente.

Groves e Oppenheimer, em pé no bunker de controle S-10.000, discutiam o que fazer se o tempo não melhorasse a tempo para o teste programado às 4am.

Para quebrar a tensão, Fermi começou a oferecer a qualquer pessoa que estivesse ouvindo uma aposta sobre “se a bomba inflamaria ou não a atmosfera e, em caso afirmativo, se ela destruiria ou não destruiria o mundo”.

O próprio Oppenheimer havia apostado dez dólares contra o pagamento integral de George Kistiakowsky, que a bomba não funcionaria de maneira alguma.

Enquanto isso, Edward Teller estava deixando todo mundo nervoso, aplicando quantidades generosas de protetor solar na escuridão antes do amanhecer e oferecendo-se para passá-lo nos presentes.

Às 03h30, Groves e Oppenheimer remanejaram o horário da detonação para as 5:30am. Às 04h00am, a chuva parou. Kistiakowsky e sua equipe armaram o dispositivo pouco depois das 5:00am e recuaram para o bunker de controle S-10,000.

De acordo com a política de cada um observar a explosão de diferentes locais (precaução para não perder todos os cientistas em caso de acidente), Groves deixou Oppenheimer e se juntou a Bush e Conant no acampamento base.

Aqueles protegidos nos três abrigos ouviram a contagem regressiva pelo serviço de auto-falantes, enquanto os observadores no acampamento base o captaram em um sinal de rádio FM.

Durante os segundos finais, a maioria dos observadores deitou-se no chão com os pés voltados para o local da Trinity e simplesmente esperou.

Quando a contagem regressiva se aproximava de um minuto, Isidore Rabi disse ao homem ao seu lado, Kenneth Griesen: “Você não está nervoso?” “Não” foi a resposta de Griesen.

Como Groves mais tarde escreveu: “Enquanto estava deitado nos segundos finais, pensei apenas no que faria se a contagem regressiva chegasse a zero e nada acontecesse“. Conant disse que nunca soube que segundos poderiam ser tão longos.

Quando a contagem regressiva chegou a 10 segundos, Griesen de repente deixou escapar para seu vizinho Rabi: “Agora estou com medo“. Três, dois, um e Sam Allison gritou: “Agora!”.

Precisamente às 05h30 de segunda-feira (16Julho1945) começou a Era Nuclear.

O sucesso do teste “Trinity” fez com que ambos os tipos de bombas – o projeto de urânio, não testado mas considerado confiável, e o projeto de plutônio, que havia sido testado com sucesso – agora estivessem disponíveis na guerra contra o Japão.

A bomba de urânio denominada Little Boy  (“menininho“, em português), foi lançada às 08h15m do dia 6 de agosto de 1945, sobre Hiroshima, cidade japonesa de 256 mil habitantes.

Tudo em uma área de 3 por 5 km foi destruído, Perto de 35 mil pessoas morreram na hora, e mais de 100 mil, nos anos seguintes, vítimas da radiação.

Hirochima – Maquete antes de detonação da Bomba de Urânio “Little Boy”, ocorrida as 08h5m do dia 06 de Agosto de 1945.

Hirochima – Maquete depois de detonação da Bomba de Urânio “Little Boy”, ocorrida as 08h5m do dia 06 de Agosto de 1945.

Little Boy, com 72 quilos de urânio 235, foi lançada sobre a cidade, a mais de 10 mil metros de altura. Demorou 43 segundos até explodir.

Já a arma de plutônio, Fat Man, seguiu três dias depois caindo em Nagasaki em 9 de agosto de 1945.

Em poucos dias, o Japão rendeu-se incondicionalmente.

A nuvem de cogumelo sobre Hiroshima (esquerda) após a queda da Little Boy ( e sobre Nagasaki, após o lançamento de Fat Man (arma de Plutônio).

Qual bomba atômica foi mais devastadora, a lançada sobre Hiroshima ou sobre Nagasaki?

6 de Agosto de 1945 – Bombardeio atômico de Hiroshima

9 de Agosto de 1945 – O bombardeio atômico de Nagasaki

O Projeto Manhattan

Projeto Manhattan foi um programa de pesquisa e desenvolvimento que produziu as primeiras bombas atômicas durante a Segunda Guerra Mundial.

Foi liderado pelos Estados Unidos, com o apoio do Reino Unido e Canadá. De 1940 a 1946, o projeto esteve sob a direção do major-general Leslie Richard Dick Groves Jr. (Foto abaixo) do Corpo de Engenheiros do Exército.

O componente do exército do projeto foi designado como Distrito Manhattan, sendo que posteriormente o termo “Manhattan” gradualmente substituiu o codinome oficial (“Desenvolvimento de materiais substitutos“). Ao longo do caminho, o programa absorveu o seu homólogo britânico, o Tube Alloys.

O Projeto Manhattan começou modestamente em 1939, mas cresceu e empregou mais de 13 mil pessoas e custou cerca de dois bilhões de dólares (o equivalente a cerca de 26 bilhões de dólares em 2013).

Mais de 90% do custo foi para a construção de fábricas e produção de materiais físseis, com menos de 10% para o desenvolvimento e produção das armas.

A pesquisa e produção ocorreu em mais de 30 locais nos Estados Unidos, Reino Unido e Canadá.

O impacto do Projeto Manhattan

O Projeto Manhattan teve um impacto significativo no mundo. Em primeiro lugar, a criação da bomba atômica mudou a dinâmica da Segunda Guerra Mundial.

Com a detonação das bombas atômicas em Hiroshima e Nagasaki, o Japão se rendeu, pondo fim ao conflito. Esses eventos marcaram o início da era nuclear e da corrida armamentista entre as superpotências.

Além disso, o Projeto Manhattan teve um impacto profundo no desenvolvimento científico e tecnológico.

As pesquisas realizadas durante o projeto levaram a avanços significativos no campo da física nuclear, que tiveram aplicações além da área militar.

A energia nuclear, por exemplo, passou a ser explorada para fins pacíficos, como a geração de eletricidade.

O legado do Projeto Manhattan também suscitou debates éticos e políticos em relação ao uso da energia nuclear.

A criação da bomba atômica levantou questões sobre a responsabilidade dos cientistas na criação de armas de destruição em massa.

Esses debates continuam até os dias de hoje, alimentando discussões sobre não proliferação nuclear e controle de armas.

Cérebros científicos

O Projeto Manhattan reuniu alguns dos maiores cérebros científicos da época. Esses pesquisadores foram fundamentais para avançar o conhecimento na área da física nuclear e desenvolver a tecnologia necessária para a criação da bomba atômica.

A seguir, apresentaremos alguns dos principais pesquisadores envolvidos no projeto:

• Julius Robert Oppenheimer – Físico teórico americano, diretor do Laboratório Nacional de Los Alamos, durante a Segunda Guerra Mundial, conhecido como o “pai da bomba atômica”, Oppenheimer foi o diretor científico do Projeto Manhattan empreendimento de pesquisa e desenvolvimento que criou as primeiras armas nucleares. Ele liderou a equipe de cientistas responsáveis pelo desenvolvimento da arma. Sua liderança e conhecimento foram cruciais para o sucesso do projeto.

• Enrico Fermi – Fermi foi um físico italiano naturalizado norte-americano. Ele desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento do reator nuclear, uma tecnologia-chave para a criação da bomba atômica e pela sua contribuição ao desenvolvimento da teoria quântica, física nuclear e de partículas, e mecânica estatística. Fermi recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1938 pelas suas contribuições para a descoberta de novos elementos radioativos.

• Hans Albrecht Bethe – Bethe foi um físico teórico alemão, nascido em Estrasburgo em 02 de Julho de 1906, (naquela época parte da Alemanha, hoje da França), em uma família judia, naturalizado norte-americano. Deixou a Alemanha em 1933, quando os Nazis chegaram ao poder, vivendo primeiro em Inglaterra e a partir de 1935 nos Estados Unidos, onde leccionou na Universidade de Cornell durante a Segunda Guerra Mundial. No período de 1935 a 1938, estudou reações nucleares. Em 1941 tornou-se um cidadão natural dos Estados Unidos. Ele desempenhou um papel crucial no cálculo e compreensão dos processos de fusão nuclear que ocorrem no sol, o que foi fundamental para o desenvolvimento da bomba atômica. Em 1967 recebeu o Nobel de Física pelo estudo da produção da energia solar e estelar, a nucleossíntese estelar.

• Leo Szilárd – Szilárd foi um físico nuclear húngaro naturalizado americano que desempenhou um papel fundamental na concepção e desenvolvimento do reator nuclear, notabilizado por seus trabalhos em fissão nuclear controlada. Estudou no Instituto de Tecnologia de Budapeste e na Universidade de Berlim, na qual obteve o seu PhD e lecionou física. Foi um dos primeiros cientistas a alertar sobre os perigos do uso da bomba atômica e advogou pelo seu controle.

• Niels Henrik David Bohr – Bohr foi um físico e filósofo dinamarquês que teve um papel importante no Projeto Manhattan que contribuiu para a compreensão da estrutura atômica e da mecânica quântica, pela qual recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1922. Ele foi um dos principais defensores do compartilhamento de informações científicas com outros países, especialmente a União Soviética.

Além desses cientistas, muitos outros pesquisadores contribuíram para o Projeto Manhattan, cada um trazendo sua experiência e conhecimento para o desenvolvimento da arma nuclear. Essa colaboração e troca de ideias foram essenciais para o avanço da ciência e da tecnologia nuclear.

Vídeo com comparação de tamanhos de EXPLOSÕES.