Uma das fontes de energia mais poderosas da natureza que, quando manipulada por humanos, causou impactos altamente destrutivos, mas também benéficos para a humanidade, a fissão nuclear jamais foi completamente entendida, ou seja, ninguém sabe exatamente acontece quando o núcleo de um átomo, como o urânio ou plutônio, se divide.
Nesse ponto de divisão, conhecido como “ruptura do pescoço”, o átomo se separa em dois ou mais fragmentos, chamados produtos de fissão, ou seja, núcleos menores e mais estáveis. No processo, uma enorme quantidade de energia é liberada na forma de calor e radiação. Essa energia pode ser aproveitada tanto em usinas quando em armas nucleares.
Para desvendar esse mistério, o professor Aurel Bulgac, da Universidade de Washington, e sua equipe, usaram o supercomputador Summit do Laboratório Nacional de Oak Ridge, nos EUA, para fazer a primeira simulação computacional multicorpos de uma ruptura de pescoço do núcleo em nível quântico. A simulação mostrou alguns resultados surpreendentes.
Descobertas revolucionárias na simulação da fissão do átomo
A primeira surpresa da equipe de Bulgac foi que, ao contrário do que se pensava, a ruptura do pescoço do núcleo atômico não é um evento aleatório, mas determinado antes da cisão real. Eles também notaram que o pescoço de prótons (partículas carregadas positivamente) se separa e se encaixa mais cedo do que o pescoço de nêutrons (partículas neutras).
Mas a talvez a descoberta mais inesperada tenha sido a confirmação da existência de um fenômeno até agora controverso na comunidade científica: os nêutrons de cisão. A simulação não só comprovou que eles realmente existem, mas forneceu detalhes do seu comportamento, trajetos e níveis de energia.
Para Bulgac, a simulação mostrou nêutrons saindo lateralmente e depois na direção dos fragmentos em movimento. “Esses tipos de espectros distintos são algo que nenhum dos modelos anteriores previu. Além disso, eles são de energia muito alta, então eles devem ter propriedades muito distintas dos nêutrons térmicos”, concluiu ele em um comunicado.
Importância da descrição da divisão do átomo para a física nuclear
Para simular de forma tão detalhada a fissão nuclear, a equipe de Bulgac utilizou quase um milhão de horas-nó do supercomputador Summit. Isso equivale a um nó (conjunto de processadores e memória) sendo usado sem parar por cerca de 114 anos, ou seja, um milhão de horas, usadas 24 horas por dia nos 365 dias do ano.
Os próximos passos envolvem comparar esses resultados computacionais com observações reais. Nesse sentido, Bulgac afirmou que já discutiu alguns aspectos de suas ideias com experimentalistas, com o propósito de utilizá-las em laboratório.
Sejam quais forem os resultados, a pesquisa atual pode ser considerada um novo capítulo na física nuclear. “No momento, é muito difícil ver o que poderia estar errado, mas temos que esperar para ver. Se você faz uma previsão, ela é confirmada ou não”, conclui Bulgac.
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