Física e você!

Laboratórios Virtuais na Escola

2012-06-04T10:42:00.002-03:00

Hoje nos deparamos com várias dificuldades na escola de criarmos um ambiente para a experimentação de forma adequada e segura para os educandos.
Mas sabemos que também, nem todas as experimentações devem ser dentro de um ambiente fechado e, sabemos da importância desta experimentação.
Então, como uma opção lançamos a ideia de laboratórios Virtuais em sala de aula já que reduzimos os custos e os cuidados com a segurança e também o problema de sala ou não!

Fica ai a ideia espero comentários!

Entenda o vazamento de energia nuclear no Japão

2011-12-08T09:58:00.001-02:00

Todos os 6 reatores da usina de Fukushima apresentam problemas, após o terremoto

A explosão de quatro reatores da central nuclear de Fukushima 1, no nordeste do Japão, faz o país e o mundo temerem um acidente nuclear com consequências para a saúde humana. O vazamento radioativo na usina japonesa ocorreu após o forte terremoto, seguido de tsunami, que atingiu o país na última sexta-feira (11).

Veja como encontrar amigos e familiares no Japão

Japão continua busca por sobreviventes

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As autoridades já retiraram 200 mil moradores num raio de 20 km da central nuclear. A população que vive nos arredores também está sob estado de alerta para uma eventual alta nos níveis de radiação.

Todos os seis reatores apresentaram problemas, já que dois deles também apresentam aquecimento. Numa tentativa desesperada de conter o risco de um vazamento de grande porte, as autoridades tentam resfriar os reatores usando água do mar.

As usinas nucleares são uma das principais fontes de energia no Japão.

Noticia completa no link abaixo:
Noticias.r7.Entenda o vazamento de energia nuclear no Japão

O que é energia nuclear?

2011-11-24T12:26:00.001-02:00

Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo.

Abaixo as diferentes definições.

É a energia liberada quando ocorre a fissão dos átomos. Num reator nuclear ocorre em uma seqüência multiplicadora conhecida como "reação em cadeia".
Energia de um sistema derivada de forças coesivas que contêm protons e neutrons juntos como o núcleo atômico.
É a quebra, a divisão do átomo, tendo por matéria prima minerais altamente radioativos, como o urânio.
Os prótons têm a tendência de se repelirem, porque têm a mesma carga (positiva). Como eles estão juntos no núcleo, comprova-se a realização de um trabalho para manter essa estrutura, implicando, em conseqüência, na existência de energia no núcleo dos átomos com mais de uma partícula. A energia que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo é a ENERGIA NUCLEAR.
Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de neutrons ou outras.
A energia que o núcleo do átomo possui, mantendo prótons e nêutrons juntos, denomina-se energia nuclear. Quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio-235, dividindo-o com emissão de 2 a 3 nêutrons, parte da energia que ligava os prótons e os nêutrons é liberada em forma de calor. Este processo é denominado fissão nuclear.

A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio, do plutônio ou do tório ou da fusão nuclear do hidrogênio. É energia liberada dos núcleos atômicos, quando os mesmos são levados por processos artificiais, a condições instáveis.

Todos os materiais são formados por um número limitado de átomos, que, por sua vez, são caracterizados pela carga elétrica de seu núcleo e simbolizados pela letra Z. Em física, a descrição adequada do átomo para a compreensão de um determinado fenômeno depende do contexto considerado. Para os objetivos deste artigo, restritos às aplicações da energia nuclear, podemos considerar o núcleo como composto de prótons, com carga elétrica positiva, e nêutrons, sem carga. Ambos são denominados genericamente núcleons. A letra Z que caracteriza cada um dos átomos, naturais ou artificiais, representa o número de prótons no núcleo.

A maior parte da massa do átomo está concentrada em seu núcleo, que é muito pequeno (10-12 cm a 10-13 cm). Prótons e nêutrons têm massa aproximadamente igual, da ordem de 1,67 x 10-24 gramas, e são caracterizados por parâmetros específicos (números quânticos) definidos pela mecânica quântica, teoria que lida com os fenômenos na escala atômica e molecular.

Os prótons, por terem a mesma carga, se repelem fortemente devido à força eletrostática. Isso tenderia a fazer com que essas partículas se afastassem umas das outras, o que inviabilizaria o modelo. Mas, como os núcleos existem, podemos concluir que deve existir uma força de natureza diferente da força eletromagnética ou da força gravitacional – e muito mais intensa que estas – que mantém os núcleos coesos.

Quanto maior a energia de ligação média (soma de todos os valores das energias de ligação dividida pelo número de partículas), maior a força de coesão do núcleo. Este artigo irá tratar da energia nuclear, que está relacionada a essa força, bem como de seus usos na sociedade.

Decaimento nuclear

O decaimento radioativo ocorre segundo as leis da probabilidade. O processo é complexo e explicá-lo aqui fugiria ao escopo deste artigo. Assim, basta saber que nele o núcleo se transforma no de um outro elemento ao ter sua carga elétrica mudada pela emissão de radiação, mudando o número de prótons e/ou nêutrons (figura 1).

Figura 1. Processo de desintegração nuclear

O decaimento pode ocorrer sucessivamente, causando uma cadeia de desintegrações, até que resulte um elemento estável. O tempo que um certo número de núcleos de um radioisótopo leva para que metade de sua população decaia para outro elemento por desintegração é denominado meia-vida do radioisótopo.

A radiação emitida no decaimento é composta de partículas e/ou radiação gama e é característica do decaimento. Assim, os radioisótopos podem ser caracterizados pelas emissões produzidas no decaimento, que servem como uma ‘assinatura’ para cada um deles.

A desintegração pelo decaimento pode ocorrer espontaneamente ou ser provocada pela instabilidade criada em núcleos estáveis, pelo bombardeio com partículas ou com radiação eletromagnética. Na natureza, os elementos apresentam-se geralmente como uma mistura de diferentes isótopos, estáveis ou radioativos. Por exemplo, o urânio, que tem 92 prótons (Z = 92), é encontrado como uma mistura de 99,3% de urânio-238 (238U, com 146 nêutrons) e 0,7% de urânio-235 (235U, 143 nêutrons), além de frações muito pequenas de outros isótopos – o número que segue o nome do elemento químico ou antecede sua sigla é o chamado número de massa (A), ou seja, a soma de seus prótons e nêutrons.

Cada isótopo instável tem sua meia-vida característica. A meia-vida do 238U é de 4,47 x 109 anos, o que significa que são necessários 4,47 bilhões de anos para reduzir à metade sua quantidade inicial. Ao decair, o 238U produz outro elemento instável, o tório-234, cuja meia-vida é de 24,1 dias. Este, por sua vez, também decai, produzindo outro isótopo instável (protactínio-234) e assim por diante, até que a estabilidade seja alcançada com a formação do chumbo com 206 núcleons (206Pb).

Corrupção é o tema mais falado nas redes sociais

2011-11-23T14:04:00.001-02:00

Segundo a MITI Inteligência, só no mês de outubro a palavra foi citada mais de 122 mil vezes no Twitter

AGÊNCIA BRASIL

Segundo um estudo da MITI Inteligência, a inflação e a corrupção continuam sendo assuntos de intensa repercussão tanto na imprensa on-line quanto nas mídias sociais

São Paulo - A MITI Inteligência realizou um estudo sobre os temas que mais repercutiram na mídia on-line e nas redes sociais nos dez meses de governo Dilma. Com a ferramenta Clipping Retrô, a empresa identificou quais foram os cinco assuntos relacionados à política que foram amplamente discutidos pela imprensa esse ano.

Com esses dados, foi possível avaliar como esses temas foram abordados também pelos usuários nas mídias sociais. “O recorde fica, sem dúvida, com a corrupção. Só no mês de outubro a palavra foi citada mais de 122 mil vezes no Twitter”, avalia Elizangela Grigoletti, gerente de inteligência e marketing da MITI.

“Copa do Mundo, Código Florestal, problemas com o MEC – livros didáticos e ENEM –, corrupção e inflação foram os assuntos mais repercutidos, tanto pela imprensa on-line quanto pelos usuários da web. Além de avaliar essa repercussão, buscamos compreender como está a imagem do governo diante dos internautas e como os órgãos oficiais estão trabalhando para realizar a gestão das crises”, comenta Elizangela Grigoletti, gerente de inteligência e marketing da MITI Inteligência.

Os problemas com erro de ortografia nas apostilas do MEC e vazamento de questões do ENEM movimentaram as redes. Só em outubro foram mais de 700 mil citações sobre o Exame Nacional do Ensino Médio, no Twitter. Quando o assunto é a Copa do Mundo e a responsabilidade da presidente Dilma sobre o evento, as notícias publicadas ultrapassaram as 33 mil. Apenas uma matéria específica do Estadão – abordando a crise entre Dilma e a Fifa – foi compartilhada mais de 1.400 vezes no Facebook e atingiu 900 retweets.

O novo Código Florestal também está ganhando destaque na rede, em especial, com o recente movimento #florestafazdiferença, promovido por celebridades como Wagner Moura e Rodrigo Santoro. “Só no mês de outubro foram mais de 16 mil citações a respeito do movimento e do novo código. O Comitê Brasil em Defesa das Florestas e do Desmatamento Sustentável conseguiu reunir mais de 3.300 tweets contra as mudanças propostas”, observa Elizangela.

Noticia completa no link : http://exame.abril.com.br/tecnologia/noticias/governo-dilma-corrupcao-e-o-tema-mais-falado-nas-redes-sociais?page=2&slug_name=governo-dilma-corrupcao-e-o-tema-mais-falado-nas-redes-sociais

2011-11-22T20:16:00.001-02:00

Yahoo! monitora redes sociais para criar o 'meio' do futuro

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Segue abaixo link para os interessados!

http://tecnologia.terra.com.br/noticias/0,,OI5476991-EI12884,00-Yahoo+monitora+redes+sociais+para+criar+o+meio+do+futuro.html

2011-11-08T09:23:00.000-02:00

Bioenergia: nova técnica para etanol de celulose

Da Agência Ambiente Energia - A doutoranda Marcia Moretti, do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (Ibilce), conquistou o primeiro lugar na área de microbiologia industrial no 26º Congresso Brasileiro de Microbiologia, realizado em outubro, em Foz do Iguaçu (PR). Seu trabalho, intitulado “Influência de Diferentes Fontes de Carbono e Nitrogênio na Produção de Xilanase e Celulases por Myceliophthora sp. M.7.7”, tem como foco a produção de etanol de segunda geração (etanol lignocelulósico), ou seja, o álcool extraído da celulose presente em resíduos industriais, como o bagaço da cana-de-açúcar.

O Brasil e os Estados Unidos são os países que mais têm investido para tornar possível a produção de etanol de segunda geração. Atualmente, o maior entrave é o custo de obtenção desse álcool pelas técnicas já conhecidas. A pesquisa de Marcia se destaca por apresentar uma forma de obtenção do combustível por meio da conversão da biomassa lignocelulósica (fonte de açúcares fermentáveis) em açúcares. O estudo também avalia os tratamentos físico-químicos e enzimáticos sobre bagaço e palha da cana.

O projeto ainda é um modelo de laboratório, mas a expectativa dos pesquisadore envolvidos é aplicá-lo em indústrias, inclusive em produções de grande escala. “A finalização e aplicação da pesquisa nas biorrefinarias poderá gerar redução de custos durante todo o processo até a obtenção do produto final, o que tornará essa uma forma bem-sucedida de energia alternativa”, afirma Marcia.

Premiação - Marcia, que é bolsista da Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), concorreu ao prêmio com mais de duzentos trabalhos. Para a orientadora da pesquisa, a professora Eleni Gomes, a premiação é mais uma etapa vencida e uma renovação das energias para dar andamento ao estudo, que está na metade. “É uma fase de maturidade científica, em que o projeto está se solidificando e se tornando mais consistente, além de uma confirmação de que estamos no caminho certo”, afirma.

Além desse projeto, outros estudos de São José do Rio Preto se destacaram durante o congresso: o trabalho de Ana Theresa Silveira de Morais, doutoranda do Ibilce, foi eleito o melhor na área de virologia; e Adriano Mondini, ex- aluno da Unesp, recebeu o prêmio Jovem Microbiologista, concedido pela Sociedade Brasileira de Microbiologia e Sociedade Americana de Microbiologia. (informações do Ibilce)

Física e a Tecnologia

2011-10-20T10:10:00.000-02:00

Com o passar dos anos a física tem ganhado um espaço cada vez maior no cenário das inovações tecnológicas, de modo que os conceitos, leis e princípios físicos têm possibilitado a inovação e criação de produtos mais sofisticados, personalizados, seguros e eficazes. É através da inserção da física na tecnologia que muitos produtos como, por exemplo, a identificação por meio da íris ou mesmo as inovações dos sistemas de alarme utilizados nas residências tem se disseminado e ganhado cada vez mais espaço no cotidiano.

A física, como se sabe, é a ciência que faz estudo da natureza, buscando descrever e compreender os fenômenos que ocorrem nela. É por meio das compreensões, pesquisas, estudo dos princípios e leis que novos produtos têm surgido dia a pós dia com o intuito de facilitar os afazeres cotidianos das pessoas. Um exemplo disso são as casas “inteligentes” que empregam uma infinidade de princípios físicos que permitem ao dono maior comodidade. Nelas a comodidade é total, a começar pelo modo de entrar que não necessita de chaves. O proprietário entra por meio de uma identificação biométrica, a qual é feita por meio de traços biológicos característicos da pessoa, podendo ser as digitais, a íris ou até mesmo a voz da pessoa. No interior da casa é possível controlar remotamente a temperatura do ambiente, fazer controle da energia elétrica gasta na casa, alem de contar com um piso com coeficiente de atrito que evita os acidentes com as pessoas, principalmente as idosas.

Outra evolução tecnológica que envolve princípios e leis da física e que é muito utilizada atualmente é o alarme, tanto residencial quanto o automotivo. Esses utilizam como princípio básico o detector de movimento que funciona através de ondas eletromagnéticas ou por meio de radiação infravermelha que o corpo humano emite.

Essas evoluções tecnológicas parecem ser futurísticas, no entanto elas fazem parte de nosso cotidiano, uma vez que elas trazem conceitos, leis e princípios físicos que fundamentam o funcionamento. Assim, o estudo de física torna-se cada vez mais importante, pois possibilita a compreensão dos conceitos e a aplicação dos mesmos na contínua evolução tecnológica.

Por Marco Aurélio da Silva
Equipe Brasil Escola

Pesquisador consegue o impossível: misturar água e óleo

2011-10-19T12:05:00.000-02:00

"Água e óleo não podem se misturar por natureza"
(Igreja Batista da Graça de Pontotoc, Mississipi, EUA)

"Como diz o ditado popular, dois bicudos não se beijam.
Uma das principais formas de interação entre moléculas
("beijos") ocorre por meio de forças eletrostáticas. A água, H₂O,
apresenta em sua estrutura um pólo negativo, localizado no
oxigênio, e pólos positivos nos hidrogênios. Devido a essa
característica polar, a água tende, na maioria das vezes, a
interagir com moléculas que apresentem pólos definidos em sua estrutura,
o que não é o caso do óleo (característica apolar), constituído
essencialmente de átomos de carbono e hidrogênio,
que não possui pólos definidos em sua estrutura.
Portanto água e óleo não se misturam."
(Marcelo Brito Carneiro Leço, pesquisador e professor
do Departamento de Química da Universidade
Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), Jornal do Commercio de Recife, 11/4/1999.)

Água e óleo não se misturam! Quem duvidaria de uma afirmação como essa, atestada, como se vê, por empresários, políticos, sociólogos, religiosos e cientistas? No entanto, foi esse o resultado - uma mistura de água e óleo - de uma pesquisa realizada pelo físico-químico Ric Pashley, da Universidade Nacional da Austrália, conforme noticiou em 19 de fevereiro de 2003 a New Scientist, revista norte-americana de divulgação científica.

A importância de misturar água e óleo

Para conseguir a façanha, Pashley colocou água e óleo num recipiente e o submeteu a sucessivos congelamentos e descongelamentos, processo pelo qual pode-se retirar gás de um líquido. Quando quase todo o gás dissolvido na água foi extraído, aconteceu o inacreditável: "A mistura ocorreu espontaneamente, formando uma emulsão embaçada. Eu fiquei tão surpreso como qualquer pessoa", declarou Pashley. Como costuma acontecer nessas ocasiões, para não perder a primazia do feito, ele só divulgou o resultado da pesquisa depois de sua publicação numa revista científica de renome, o Journal of Physical Chemistry B, vol 107, p 1714.

Ainda é preciso que outros pesquisadores repitam a experiência e confirmem o seu resultado, ou seja, que essa mistura efetivamente ocorre, nessas condições. Uma vez confirmada, no entanto, as conseqüências dessa pesquisa são imprevisíveis - não pelo ineditismo, mas por suas implicações científicas.

Qual a importância disso para a ciência?

A impossibilidade da mistura da água e óleo tem justificativas solidamente assentadas em princípios físicos e químicos. Se a mistura ocorre, restam aos físicos e químicos duas incômodas opções: a primeira consiste em buscar uma nova explicação que justifique a mistura e o possível erro das explicações anteriores; a segunda opção é encarar a possibilidade de haver incorreção em algum dos princípios físicos que garantem ser essa mistura impossível. A dramaticidade de qualquer dessas duas alternativas está na dificuldade de se imaginar o que pode haver de errado. Mal comparando, a confirmar-se a pesquisa de Pashley, os cientistas vão se sentir como pais que descobrem uma conduta reprovável num filho exemplar e perguntam-se perplexos: "onde foi que erramos?"

Para entender a dificuldade de encontrar esse "onde foi que erramos" vamos recorrer a uma síntese de duas explicações atuais para a impossibilidade da mistura de água e óleo. A primeira aparece numa das citações que encabeçam o texto, do professor Marcelo Brito Carneiro Leço. É a explicação mais comum, preferida dos físicos e químicos: a impossibilidade da mistura decorre da maior afinidade das moléculas da água entre si, resultante da polarização elétrica dessas moléculas - o lado do oxigênio é negativo e o lado dos hidrogênios é positivo -, em contraposição ao caráter neutro (apolar) das moléculas de óleo. Isso faz com que as moléculas de água se atraiam e se agrupem, o que "marginaliza" as moléculas de óleo.

A segunda explicação baseia-se em conceitos de termodinâmica e física estatística: água e óleo não se misturam porque a entropia do sistema água e óleo não misturados é máxima. Ou seja, a desordem desse sistema prevalece por ser maior do que a desordem do sistema água e óleo misturados. Explicando melhor: de acordo com a segunda lei da termodinâmica, todo fenômeno natural espontâneo tende a atingir um estado estatisticamente mais provável -o estado de entropia máxima. É por isso que o calor sempre passa do corpo mais quente para o mais frio, assim como o perfume de um frasco aberto sempre evapora. O contrário não ocorre de forma espontânea porque são estados estatisticamente menos prováveis, nos quais a entropia diminui em vez de aumentar. Assim, a mistura de água e óleo seria tão improvável como, espontaneamente, o calor passar do corpo mais frio para o mais quente, ou o perfume difundido no ar condensar-se e voltar ao interior do frasco.

São explicações de bases conceituais muito sólidas. Para a física, a polarização elétrica das moléculas da água é uma certeza quase tão firme quanto o princípio da atração e repulsão de cargas elétricas. E ambas explicam a forma como se agrupam as moléculas de água e as propriedades resultantes, entre as quais os altos pontos de ebulição e fusão da água e o aumento de volume ao congelar-se (o que contraria o comportamento da maioria das substâncias). De resto, a segunda lei da termodinâmica é um dos pilares da física e de toda ciência moderna.

Imaginar que misturar água e óleo abale essas estruturas conceituais pode parecer absurdo, mas não é. Foram experimentos igualmente simples que provocaram a revolução da física no início do século XX e deram origem à física quântica.

O segredo da mistura de água e óleo

A idéia de Pashley, de retirar gases dissolvidos na água para tornar possível a sua mistura com o óleo, não foi palpite ou revelação. Há muito esse pesquisador estuda o comportamento de substâncias hidrofóbicas, ou seja, que não se dissolvem na água, como o óleo. Uma das propriedades dessas substâncias, descobertas nesses estudos, é a interação hidrofóbica, fenômeno essencial na formação de inúmeras proteínas e enzimas. E o óleo é justamente a substância em que a interação hidrofóbica é mais notável, pois ocorre a distâncias relativamente grandes.

Na busca de indicações para descrever e explicar essa interação no óleo, Pashley passou a examinar amostras de superfícies retiradas de misturas, ou melhor, de não-misturas, de água e óleo. Nessas superfícies ele descobriu inúmeros pontos semelhantes a bolhas microscópicas que não eram água nem óleo. Sabendo que sempre há certa quantidade de gases dissolvidos na água exposta ao ar, Pashley supôs que esses pontos deveriam ser bolhas microscópicas desses gases, expulsos da água pelo óleo. Imaginou que, assim como a interação elétrica entre as moléculas polarizadas da água "marginaliza" as moléculas de óleo, obrigando-as a agrupar-se na forma de gotas esféricas espalhadas na água, a interação hidrofóbica entre as moléculas do óleo deveria "marginalizar" as moléculas dos gases dissolvidos na água que, como as do óleo, seriam forçadas a se agruparem nessas microbolhas. Um jogo de cão, gato e rato.

Foi para testar essa hipótese e verificar como se comportariam a água e o óleo sem os gases dissolvidos que Pashley os extraiu e, para sua surpresa, obteve a improvável mistura. Curiosamente, essa mistura mostrou-se bastante estável - não mais se desfez, mesmo quando Pashley reintroduziu os gases retirados. No jogo do cão, gato e rato, retirado o rato, cão e gato se uniriam e passariam a viver em eterna harmonia, mesmo com a volta do rato...

O que fazer com essa descoberta?

A reação inicial dos cientistas procurados pela New Scientist para opinar sobre essa pesquisa foi de cautela e incredulidade. Embora Pashley seja um pesquisador de prestígio na área, ainda se espera que outros refaçam seu experimento e confirmem o resultado. Ao que parece, a esperança de todos - ou quase todos - é de que tudo tenha sido um alarme falso, um equívoco, pois são enormes os desafios conceituais propostos pela confirmação desse resultado.

Do ponto de vista tecnológico, porém, essa descoberta apresenta novas e promissoras possibilidades. A mistura, ou melhor, a emulsão de água e óleo, sempre foi possível com o auxílio de uma substância intermediária, chamada de tensoativa. As substâncias tensoativas têm uma estrutura molecular que lhes dá afinidade tanto com a água quanto com o óleo. O exemplo mais comum é a gema do ovo, substância tensoativa que permite uma apreciada emulsão de água e óleo: a maionese. Se a técnica resultante dessa pesquisa for confirmada, será possível misturar água e óleo sem o auxílio de substâncias tensoativas; ou seja, será possível fazer maionese sem gema de ovos. É provável que essa não seja uma boa aplicação, mas certamente há outras. Muitos medicamentos, cosméticos, alimentos e outros produtos químicos baseados na emulsão de água e óleo se beneficiarão com essa nova técnica.

Agora novas pesquisas estão sendo realizadas em laboratórios de todo mundo. Se o resultado se confirmar,certamente os cientistas saberão enfrentar mais essa armadilha da natureza. E espera-se que os políticos, talvez os mais entusiasmados apreciadores desse bordão, encontrem um substituto a altura...

Alberto Gaspar(Doutor em Educação pela USP, Prof. de Física da Unesp-Guaratinguetá e autor da Ática)

Porque a existencia do Blog?

2011-09-01T11:10:00.000-03:00

Este blog é destinado as pessoas que vivem a física de todas as formas e que podem utilizar deste instrumento para expor suas experiências e ou textos para demonstrar que a Física é muito espetacular!

2010-11-12T10:47:00.001-03:00

Um passo mais próximo das estrelas

A fonte de energia para o futuro da humanidade pode estar escondida dentro de um minúsculo cilindro dourado que cabe na ponta de um dedo... e que é usado como alvo para os quase duzentos feixes do laser mais energético do mundo.

Há várias décadas que os cientistas perseguem o sonho de conseguir replicar em laboratório e de forma controlada a fusão nuclear - o mecanismo natural através do qual as estrelas produzem a sua imensa energia. Para isto, é preciso pegar em dois isótopos do elemento hidrogénio e obrigá-los a fundirem-se, formando hélio e liberando energia. Mas esta união é muito difícil de atingir, devido à repulsão mútua dos isótopos, e as condições físicas em que esta se consegue ultrapassar são extremamente sensíveis.
Um dos principais métodos considerados para se tentar alcançar a fusão é o chamado confinamento magnético, em que um anel de plasma - um gás ionizado - é mantido a altas temperaturas num volume restrito. Um exemplo de um sistema deste tipo é o projecto internacional ITER , agora em desenvolvimento no sul de França. O outro método é a fusão por confinamento inercial, em que um pequeno alvo atestado de "combustível" nuclear é irradiado por um grande número de feixes laser de alta intensidade, comprimindo-o de modo a que as condições para se obter fusão sejam atingidas no seu núcleo. Também na Europa, está em desenvolvimento o projecto HiPER , que explora esta via alternativa. (Portugal é representado em ambos os projectos pelo Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear , unidade de investigação do Instituto Superior Técnico , Lisboa)
Agora, num artigo publicado na revista Science desta semana, cientistas do Laboratório Lawrence Livermore , na Califórnia, dão conta de um avanço significativo na tentativa de atingir fusão nuclear usando lasers. Para isso, usaram aquele que é o maior laser do mundo - o mega-projecto National Ignition Facility (NIF) - que foi inaugurado em Maio de 2009 e começa agora a dar os primeiros resultados de sucesso. O NIF, cuja construção se iniciou em 1997, tem um total de 192 feixes laser de alta energia, gerados ao longo de uma cadeia de amplificação que ocupa um espaço equivalente ao de três campos de futebol. O coração do NIF consiste numa enorme câmara de aço esférica, com três andares de altura, onde cada um dos feixes entra por uma pequena janela e é focado no centro. Aqui encontra-se o pequeno cilindro dourado, chamado hohlraum, cujo interior é iluminado de forma simétrica pelo total dos feixes (ver imagem). A energia luminosa que atinge este alvo é de 1.8 milhões de Joules, concentrada em impulsos cuja duração é inferior a um centésimo de milionésimo de segundo. Desta vez, ainda não foi utilizada toda a energia - apenas cerca de 40%. Mesmo assim, trata-se de um novo recorde mundial de energia produzida por um laser, sendo 20 vezes superior ao máximo atingido anteriormente. E a colossal potência equivalente seria suficiente para fazer evaporar num segundo toda a água de 50 piscinas olímpicas.
Na fusão por confinamento inercial, os feixes laser criam um "banho" de raios-x dentro do hohlraum, em cujo interior está colocada uma micro-cápsula contendo o combustível. O raios-x fazem com que a cápsula seja comprimida e a sua temperatura se eleve de forma quase instantânea até milhões de graus. As densidades atingidas levam a que se dê a fusão dos átomos no seu interior. Se a energia libertada for superior a toda a energia que foi investida para a produzir, temos uma fonte eficiente.
Espera-se que este processo seja a chave para se atingir a fusão, só que o caminho até lá se chegar está cheio de dificuldades técnicas. Por exemplo, a irradiação do alvo tem que ser feita de forma extremamente simétrica e homogénea, já que quaisquer desequilíbrios perturbam e inviabilizam o processo. Outro problema que preocupa os investigadores há três décadas tem a ver com o plasma criado pelos lasers dentro do hohlraum. Acontece que os lasers são de tal forma intensos que, ao interagirem com o interior do pequeno cilindro, vaporizam a sua matéria, criando uma "sopa" de partículas carregadas entre as suas paredes. Pensava-se que esta "sopa" de plasma actuaria como um nevoeiro, prejudicando a capacidade da cápsula ser uniformemente iluminada, e afectando inevitavelmente a eficiência de absorção da luz.
O que as recentes experiências realizadas no NIF demonstraram é que o plasma não reduz a capacidade de absorção de energia como se temia, mas que até pode ser manipulado favoravelmente de forma a optimizar a iluminação da cápsula e a uniformidade da compressão. Foi uma prova dramática de que aquele que se receava que fosse um dos principais problemas pode afinal ser ultrapassado. É um dos resultados mais promissores em toda a história da fusão nuclear.
Entretanto, uma vez concluída esta fase de demonstração, os investigadores do NIF contam iniciar em Maio as experiências com alvos efectivamente carregados de combustível, e utilizando a 100% a energia que pode ser produzida pelo sistema. Com estes parâmetros, eles estão convictos de que a demonstração de fusão nuclear pode estar para muito breve. No ano em que se comemoram os 50 anos da invenção do laser, seria um presente a condizer.

Última atualização em Dom, 20 de Junho de 2010 02:03