Como funcionam as bombas de hidrogênio e por que foram criadas após a Segunda Guerra Mundial, apesar de serem mais poderosas do que as bombas atômicas.

Funcionamento e criação das bombas de hidrogênio após a Segunda Guerra Mundial, mais poderosas que as bombas atômicas.

• Sete anos após o fim da Segunda Guerra Mundial, os Estados Unidos detonaram a primeira bomba de hidrogênio do mundo.
• As bombas de hidrogênio utilizam uma combinação de fissão nuclear e fusão e são muito mais poderosas do que as bombas atômicas.
• Edward Teller, um físico de Los Alamos, é frequentemente referido como o “pai da bomba de hidrogênio”.

A primeira arma nuclear do mundo – a bomba atômica – devastou as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki em 1945.

A força das bombas era equivalente a 16 quilotons (16.000 toneladas) e 21 quilotons de TNT, respectivamente, e matou centenas de milhares de pessoas entre a explosão e os efeitos da radioatividade.

Mas apenas sete anos após a queda das bombas atômicas, os Estados Unidos detonaram uma arma nuclear ainda mais poderosa: a bomba de hidrogênio.

Uma bomba de hidrogênio, também conhecida como bomba termonuclear, pode criar uma força explosiva centenas ou até milhares de vezes maior do que uma bomba atômica.

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Aqui está como a bomba de hidrogênio contém um poder tão imenso.

As bombas de hidrogênio utilizam o mesmo tipo de energia que alimenta o sol

As bombas atômicas dependem da fissão nuclear – a divisão dos átomos – para criar sua energia.

Mas a força principal por trás do poder de uma bomba de hidrogênio é o oposto da fissão – a fusão nuclear, a fusão ou ligação de átomos.

As bombas termonucleares utilizam dois isótopos de hidrogênio – deutério e trítio – como combustível, daí o nome “bomba de hidrogênio”.

Na fusão, elementos leves passam por temperaturas e pressões extremas à medida que se combinam – ou se fundem – para formar elementos mais pesados e liberar quantidades muito grandes de energia no processo, disse Zaijing Sun, físico nuclear da Universidade de Nevada, Las Vegas, ao Insider.

Dada a mesma massa de combustível, as reações de fusão liberam significativamente mais energia em comparação com a fissão, disse Sun.

O processo de fusão está presente em todo o universo – é o que alimenta o sol. Mas alcançar a fusão nuclear na Terra é desafiador devido à alta temperatura e pressão necessárias, disse Sun.

Esse desafio adicional é por que os cientistas levaram mais tempo para construir uma bomba de hidrogênio do que a bomba atômica. Para alcançar a fusão, os cientistas recorreram à fissão para obter ajuda.

A força da bomba de hidrogênio vem tanto da fissão quanto da fusão

Para iniciar uma reação de fusão, a bomba de hidrogênio consiste em duas etapas: estágio primário e estágio secundário.

No estágio primário, urânio ou plutônio são detonados com explosivos químicos para criar uma reação de fissão – assim como uma bomba atômica.

Raios-X poderosos criados pela reação de fissão refletem no recipiente de urânio da bomba, direcionando-os para o estágio secundário.

O calor dessa reação atinge uma temperatura de até 100 milhões de graus Celsius – cerca de quatro vezes mais quente do que o núcleo do sol e quente o suficiente para desencadear a fusão no segundo estágio.

A maioria da energia da bomba é liberada durante esse segundo estágio, onde o calor e a pressão extremos da explosão de fissão forçam o deutério e o trítio a se unirem, disse Sun.

A enorme pressão também comprime o combustível de fusão ao redor de uma “vela de ignição” de urânio ou plutônio, que começa a fissão e aquece ainda mais o combustível – tornando a reação de fusão mais eficiente.

E mesmo depois de tudo isso, ainda há mais uma explosão.

A energia colossal da reação de fusão libera nêutrons – partículas subatômicas que normalmente vivem dentro dos núcleos atômicos, mas neste caso são arrancadas de suas casas e liberadas.

Os nêutrons estão livres para colidir com uma camada de revestimento de urânio que envolve o combustível de fusão – o que desencadeia mais uma reação de fissão, adicionando mais da metade da força explosiva total da bomba.

Essa mistura de reações de fissão e fusão ocorre quase instantaneamente, criando a imensa força destrutiva de uma bomba de hidrogênio.

Em teoria, uma bomba de hidrogênio poderia usar mais de dois estágios – a explosão do estágio secundário poderia ser usada para iniciar a fusão em quantidades maiores de combustível em cada estágio subsequente.

Na verdade, a maior bomba já criada – a bomba Tsar – acredita-se ter sido uma bomba de fusão de três estágios.

Detonada pela União Soviética em 1961, a bomba Tsar criou uma explosão de 50 megatons – quase 1.500 vezes mais poderosa do que as bombas atômicas lançadas em Hiroshima e Nagasaki combinadas, e mais de 40 vezes mais poderosa do que a maior arma nuclear no arsenal atual dos EUA.

A bomba criou uma enorme bola de fogo com cerca de seis milhas de diâmetro, e a nuvem de cogumelo resultante tinha 42 milhas de altura e 60 milhas de largura.

Por que criar uma bomba de hidrogênio?

Já em 1942, físicos, incluindo J. Robert Oppenheimer, reconheceram que a energia da fusão poderia criar uma arma tremendamente poderosa.

Mas o desenvolvimento da bomba de fissão atômica como parte do Projeto Manhattan teve prioridade quando Oppenheimer liderou o laboratório de Los Alamos durante a Segunda Guerra Mundial.

No entanto, um grupo de físicos em Los Alamos continuou trabalhando na ideia de uma bomba de fusão – e seu trabalho continuou após o fim da Segunda Guerra Mundial.

Em 1949, depois que a União Soviética detonou sua própria bomba de fissão – muito antes do que os físicos e autoridades governamentais dos EUA esperavam – discussões sobre acelerar o desenvolvimento de uma bomba de hidrogênio começaram a sério.

Alguns físicos, incluindo Oppenheimer, que estavam preocupados com o potencial destrutivo muito maior das bombas de hidrogênio em comparação com as bombas atômicas, se opuseram ao seu desenvolvimento.

Enrico Fermi e Isidor Isaac Rabi, comentando sobre o imenso poder das bombas de hidrogênio, escreveram em um relatório para a Comissão de Energia Atômica:

“Necessariamente, tal arma vai muito além de qualquer objetivo militar e entra no campo de catástrofes naturais muito grandes. Por sua própria natureza, ela não pode ser restrita a um objetivo militar, mas se torna uma arma que, em efeito prático, é quase um genocídio.”

No entanto, em 1950, em meio às crescentes tensões do início da Guerra Fria, o presidente Harry S. Truman aprovou o uso de mais recursos para acelerar o desenvolvimento da bomba de hidrogênio.

Ainda havia desafios técnicos para aproveitar a fusão para uma bomba. Mas ocorreu uma descoberta em 1951: Edward Teller, um físico que trabalhou no Projeto Manhattan e um ardente defensor do desenvolvimento da bomba H, juntamente com Stanislaw Ulam, criaram um design viável para a bomba de hidrogênio.

O design introduziu o conceito de estágio e o uso da energia dos raios-X para iniciar a fusão. Seu método ainda é usado em armas termonucleares modernas.

“O design Teller-Ulam é clássico e pode ser a única maneira eficiente de fazer uma bomba de hidrogênio”, disse Sun.

Por seu apoio vocal à bomba H e por sua participação no design da arma, Teller é frequentemente chamado de “pai da bomba de hidrogênio”.

Os testes com bombas de hidrogênio eram incrivelmente poderosos

Em 1º de novembro de 1952, os EUA detonaram a primeira bomba de hidrogênio no atol de Enewetak, nas Ilhas Marshall.

Codinome “Mike”, a bomba produziu a energia equivalente a cerca de 10 megatons – ou 10 milhões de toneladas de TNT.

Os testes com bombas de hidrogênio continuaram, e em 1954, os EUA detonaram sua maior bomba – Castle Bravo – uma explosão de 15 megatons sobre o atol de Bikini. A explosão foi mais de 1.000 vezes mais poderosa do que a bomba atômica lançada sobre Hiroshima.

A explosão foi muito maior do que os cientistas esperavam e liberou grandes quantidades de radiação na atmosfera, em um evento descrito por um historiador de armas nucleares como “o maior desastre radiológico único na história americana”.

Cinzas radioativas caíram sobre alguns atóis habitados, que tiveram que ser evacuados, assim como em um barco de pesca de atum japonês, o Lucky Dragon, a 86 milhas de distância. Os 23 membros da tripulação sofreram de doença por radiação, e um deles morreu meses depois.

O navio Lucky Dragon não possuía rádio, por isso não ouviram os avisos transmitidos para ficarem longe da área ao redor de Bikini Atoll. Sem saber que a chuva cinzenta e branca que caía sobre eles era uma precipitação nuclear, a tripulação viajou de volta ao Japão — todos ficaram muito doentes durante a jornada de uma semana — e seus peixes irradiados entraram no mercado japonês.

A história do Lucky Dragon foi amplamente divulgada pela imprensa internacional, trazendo o risco de precipitação nuclear para o foco do público.

Os testes nucleares nas Ilhas Marshall continuaram até 1958. No total, os Estados Unidos realizaram 67 testes nucleares perto das ilhas.

Os testes obrigaram alguns habitantes locais a se mudarem, e a precipitação radioativa causou efeitos negativos na saúde, incluindo risco elevado de câncer e defeitos congênitos, além de contaminar o meio ambiente.

Devido em parte à indignação com a ameaça de precipitação radioativa, em 1963, Estados Unidos, Reino Unido e União Soviética assinaram o Tratado de Proibição Parcial de Testes, proibindo testes nucleares na atmosfera, debaixo d’água ou no espaço exterior.

Bombas de hidrogênio hoje

No momento, o estoque mundial de armas nucleares — muitas delas bombas de hidrogênio — totaliza cerca de 12.500 ogivas, sendo que os Estados Unidos e a Rússia possuem 89% desse total.

Dado o poder temível das bombas de hidrogênio, a ameaça de guerra nuclear continua sendo uma realidade aterrorizante.