Na fissão nuclear

Na fissão nuclear, a energia é liberada pela divisão do núcleo normalmente em dois pedaços menores e de massas comparáveis – para núcleos pesados, existe a fissão em mais de dois pedaços, mas é muito rara, uma em 1 milhão para urânio. Pela lei de conservação de energia, a soma das energias dos novos núcleos mais a energia liberada para o ambiente em forma de energia cinética dos produtos de fissão e dos nêutrons liberados deve ser igual à energia total do núcleo original.

A fissão do núcleo raramente ocorre de forma espontânea na natureza, mas pode ser induzida se bombardearmos núcleos pesados com um nêutron, que, ao ser absorvido, torna o núcleo instável.

O 235U, por exemplo, ao ser bombardeado com um nêutron, fissiona em dois pedaços menores, emitindo normalmente dois ou três nêutrons (figura 1). Se houver outros núcleos de 235U próximos, eles têm uma certa chance de ser atingidos pelos nêutrons produzidos na fissão. Se houver um grande número disponível de núcleos de urânio-235, a probabilidade de ocorrerem novas fissões será alta, gerando novos nêutrons, que irão gerar novas fissões.

Figura 1. Processo de Fissão Nuclear

Esse processo sucessivo é chamado reação em cadeia (figura 2, abaixo). Controlando-se o número de nêutrons produzidos e a quantidade de 235U, pode-se controlar a taxa de fissão ao longo do tempo. Essa reação em cadeia, denominada controlada, é o processo utilizado em um reator nuclear. Já em uma bomba atômica, as fissões ocorrem todas em um intervalo de tempo muito curto, gerando uma enorme quantidade de energia e provocando a explosão.

O que torna o urânio conveniente para uso como combustível é a grande quantidade de energia liberada por esse elemento ao se fissionar.

nucleons.

A ENERGIA NUCLEAR

PEQUENA HISTÓRIA DA VIDA DE FERMI
Não poderemos dissociar do desenvolvimento e aproveitamento da energia nuclear o nome de Enrico Fermi, um dos maiores físicos do século. Enrico Fermi nasceu,em Roma, no dia 29 de setembro de 1901. Stefano Fermi. o avô paterno, foi o primeiro de uma família de camponeses a abandonar o trabalho da terra. Alberto Fermi. o 2o filho de Stefano, pai de Enrico Fermi, trabalhava na Companhia Ferroviária — “Alta Itália”.

Cedo,Enrico Fermi, auxiliado por sua irmã, aprendeu a ler e escrever, e tendo uma memória prodigiosa, guardou trechos longos de “Orlando Furioso”. Em 14 de novembro de 1918, fez concurso para a Escola Normal Superior de Pisa. A sua tese de “Laurea” defendida em 1922. foi sobre “Difração de Raio-X em Cristais”, tendo recebido da Banca Examinadora a “magna cum laude Em 1923. recebeu uma bolsa de estudos para trabalhar no Instituto de Max Bom, em Gothing. Born ensinava Física Teórica,e James Franck. Física Experimental. Encontrou,em Gothing,os físicos (ainda jovens, mas já brilhantes )Werun Heisenberg e Pascual Jordan. Voltando da Alemanha, foi convidado por Corbino para ensinar Matemática para os Químicos da Universidade de Roma. Na Universidade reencontrou Pérsico, um amigo de juventude e um dos maiores matemáticos italianos.

No dia 7 de novembro de 1926, a Banca Examinadora do Concurso para Professor de Física Teórica da Universidade de Roma composta dos Professores Garbasso, Maggi, Cantone, Q. Majorana e Corbino. por unanimidade, apresentou como vencedores: Fermi. o primeiro: Pérsico, o segundo-, e Aldo Pontremoli. o terceiro. Fermi permaneceu como professor em Roma. Pérsico foi para Florença e Pontremoli para Milão. No ano de 1929, Benito Mussolini nomeou Fermi “Académico dItália”. A indicação de Fermi como Acadêmico teve a finalidade de atrair para o fascismo a Ciência Italiana.

Todavia, a atuação de Fermi. quer como acadêmico, quer como político, foi praticamente insignificante. A “Academia dtalia” tinha por finalidade se opor à “Academia dei Lincei” que era composta por uma maioria de cientistas antifascistas.

Fermi visitou os Estados Unidos pela primeira vez em 1930. tendo sido convidado para lecionar em Ann Arbor, onde está situada a Universidade de Michigan. Nessa Universidade,ministrou um Curso de Verão em Física Teórica. Voltou posteriormente, nos anos de 1933 e 1935, e se tornou um grande amigo da América e dos americanos.

A atuação de Fermi como professor da Universidade de Roma foi fundamental para a mudança dos destinos da Física na Itália. Até 1928, não existiam livros de Física Moderna adaptados aos estudos universitários. O único livro utilizado por toda uma geração de física era em alemão: “Atombau und Spektrallinien” de Sommerfeld. Fermi começou a escrever em 1927 e publicou,em 1928, em italiano, uma “Introduzione alia Física Atómica”.

A sede de toda a modificação científica de Roma, e da própria Itália, era o velho Instituto de Física da Universidade de Roma, situado na rua Panis-perna 89a. Neste Instituto, dirigido pelo professor Corbino. Fermi pôde concentrar os melhores estudantes de Física da época. Foram discípulos e colegas de Fermi: Amaldi, Bruno Pontecorvo. Basetti. Majorana e Emilio Segre. Fermi introduziu na velha Universidade o estudo de mecânica quântica e mostrou a importância dos trabalhos de Rutherford na física nuclear. Corbino, apoiando as ideias de Fermi, em 1929. apresentou na “Societã Italiana per il Progresso delle Scienze”, em Florença, um trabalho profético que viria modificar os destinos da Física Italiana. Poderemos citar alguns trechos desse trabalho:

… “A única possibilidade de novas grandes descobertas da Física reside no fato de podermos modificar o núcleo interno do átomo. Este será um trabalho verdadeiramente digno da física futura”.

… “O único caminho que poderá permitir, a agressão do núcleo do átomo é aquela que permite a aceleração artificial dos projéteis naturais dos elementos radioativos em grande número e com grande velocidade, o que exigirá tubos carregados e alimentados a uma diferença de potencial de dez milhões de volts. Somente dificuldades técnicas e financeiras, não a priori insuperáveis, se opõem a realização deste grande pro-jeto. O objetivo não é somente a transmutação dos elementos químicos em quantidades sensíveis, mas a constatação da grande produção energética que deverá se manifestar na pulverização ou reconstituição dos núcleos atômicos”.

Estavam previstas a Fissão e a Fusão nucleares.

Em 1933, Fermi escreveu uma teoria sobre o decaimento beta. O seu trabalho “Tentativo di una Teoria dellEmissione dei Raggi Beta” foi rejeitado pela revista “Na-ture”. pois segundo a revista, apresentava muitas hipóteses que estavam longe de uma realidade física. Seu trabalho, que constitui a base das Interações Fracas e do estudo da Desintegração Beta. foi publicado nas revistas “Zeitschrift fúr Physik” e “Ricerca Scientifica”. Em março de 1934, Fermi sugeriu a Rasetti que irradiasse vários elementos com nêutrons de uma fonte de Polônio-Berílio. que era muito fraca. Posteriormente, após quase 2 anos de trabalho.

Fermi, com o auxílio do Instituto de Saúde Pública, construiu uma fonte de Rádio-Berílio. Com esta fonte mais possante, Fermi bombardeou, sistematicamente, diversos elementos em ordem crescente de peso atômico. Publicou o trabalho em 25 de março de 1934. intitulado: “Radioattività Provo-cata da Bombardeamento de Neutroni — I”. O / indicava que haveria uma série de trabalhos sobre o mesmo assunto. Solicitou o auxilio de Amaidi e Segre. Telegrafou a Rasetti. que estava de férias em Marrocos, para que voltasse rapidamente. Por felicidade, ou infelicidade do grupo, chegava à Roma,nesta época,o químico Oscar DAgos-tino que recebera uma bolsa para trabalhar no Laboratório de Marie Curie. Feliz ou infelizmente, porque Oscar DAgostino. se interpretasse bem os resultados das experiências de Reações de Neutrons com o Urânio, deveria ter chegado, vários anos antes, à descoberta da Fissão. É interessante a carta de Lord Rutherford a Fermi no ano de 1934.

“Caro Fermi.
Agradeço a gentileza de me enviar uma resenha de suas recentes experiências nas quais tem provocado uma radioatividade em muitos elementos utilizando nêutrons como partículas incidentes. Os seus resultados são de grande interesse, e não duvido que obteremos rapidamente maiores informações sobre o verdadeiro mecanismo dessas transformações. Não está claro que em todos os processos as explicações sejam tão simples como as das observações de Juliot Curie. Congratulo-me com você pela sua fuga da esfera da Física Teórica. Parece que você encontrou um bom filão para começar. É bom saber, também, que o Prof. Dirac está fazendo experiências. Isto parece um bom augúrio para a Física Teórica.

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