Cientistas desenvolveram o mais poderoso ímã do mundo. O feito, sem dúvida, é incrível. Eleva o patamar do desenvolvimento científico e tecnológico. Além disso, permite novas ou aprimoradas aplicações do magnetismo em vários problemas. A motivação por trás da nova tecnologia, contudo, foi bem específica. E ajuda a responder a uma demanda urgente da humanidade. Isto é, a busca por produção em grande escala de energia limpa. E uma dos mais promissores caminhos para isso é o domínio da fusão nuclear.
Com processos físicos complexos, ou que acontecem em ambientes extremos, como a fusão nuclear, contudo, nada é simples. Um clássico filme dos anos 2000, Homem-Aranha 2, retrata o cientista Otto Octavius demonstrando um reator de fusão fictício. Uma pequena estrela chega a surgir no laboratório. Aponta-se também que campos magnéticos intensos são necessários para controlar o processo. As coisas, porém, acabam fugindo do esperado. O descontrole do experimento e do magnetismo local acabam causando um desastre. E Octavius converte-se no vilão Dr. Octopus.
O filme toma liberdades artísticas, é claro. O reator de fusão não geraria uma pequena estrela. Mas sim, grandes quantidades de energia. A possibilidade de um desastre como no filme também é bastante superestimada. O uso de trítio, um isótopo de hidrogênio, como possível combustível, contudo, é real. Assim como a necessidade de campos magnéticos intensos. É aí que está a utilidade do novo ímã desenvolvido por uma equipe do MIT.
A nova física
O que conhecemos hoje como física nuclear, de fato, já estava dando seus primeiros passos no final do século XIX, Henri Becquerel já demonstrava indícios do o que depois veio a ser chamado de radioatividade. JJ Thomson também anunciava a descoberta do elétron. Mas foi no século XX que a verdadeira eferverscência na física aconteceu. As novas teorias da física moderna acompanhavam reviravoltas nos laboratórios. Marie Curie e Pierre Curie registraram e compreenderam melhor a radioatividade. Ernest Rutherford demonstrava com seus experimentos um novo modelo atômico com seu pequenino núcleo, rodeado por elétrons. Além de compreender melhor os fenômenos de decaimento dos núcleos. E claro, Albert Einstein, além de outros trabalhos, formula a relação física entre massa e energia. A grosso modo, contida na famosa fórmula E=mc2.
Vários experimentos passaram a focar nas propriedades do núcleo atômico. Foram desenvolvidos aceleradores de partículas e espectrômetros para medir a massa dos núcleos nos laboratórios. Com o tempo, após avanços simultâneos em vários frentes, percebia-se algo curioso. Sabia-se, por exemplo, que a fusão de dois núcleos de hidrogênio (com um próton cada) resultaria em um núcleo de hélio (com dois prótons). O resultado da soma das massas dos núcleos em fusão, contudo, não era o mesmo do núcleo de hélio. O que teria acontecido com a massa?
Por que fusão nuclear?
É justamente o trabalho de Einstein que nos dá a resposta para isso. Isto é, a equivalência massa-energia. O excesso de massa, mesmo que aparentemente pequeno, escapa como uma grande quantidade de energia. Para núcleos mais pesados, verificou-se que o processo inverso (a fissão) também gerava energia. Não demorou para que se pensasse em aplicações tecnológicas. As usinas nucleares, por exemplo, se valem do processo de fissão. Nele, núcleos se separam em vez de se unirem. O processo gera muita energia, e é considerada limpa, por não emitir gases do efeito estufa. Os problemas, contudo, incluem a produção e descarte de lixo radioativo. Além disso, o risco de acidentes. Mesmo raros, eles podem ter efeitos desastrosos, como vimos nos casos de Chernobyl e Fukushima.
Há pesquisa de ponta para aprimorar a produção de energia por fissão nuclear. Contuudo, há muita esperança também, na fusão. O processo é responsável pela geração de energia em estrelas. Como, por exemplo, o Sol. Portanto, a produção é imensa. Além disso, os potenciais combustíveis são, em sua maioria, isótopos de hidrogênio. E, além de serem mais fáceis (em geral) de se adquirir, não geram rejeitos radioativos ao final do processo. Tudo isso somado ao baixo impacto ambiental forma um cenário muito favorável para a fusão nuclear. Mas por que ainda não realizamos esse grande avanço para a ciência e tecnologia? É aí que está a importância dos supercondutores.
Um poderoso ímã supercondutor
Replicar processos que ocorrem no Sol não é simples. O grande motivo para isso é a temperatura necessária para realizá-los. Consegue imaginar algum material que resista a uma temperatura de milhões de graus Celsius? Os cientistas, por isso, tem feito pesquisas utilizando plasmas. Isto é, sopas de partículas elétricas carregadas. Isso porque esse tipo de matéria pode ser controlada por campos magnéticos. Pode, então, ser confinado como em uma “garrafa”. E assim, não ter contato com o equipamento. A grande questão no processo é fazer com tudo isso produza mais energia do que a necessária para funcionar. Materiais supercondutores têm sido vistos como uma possível saída para isso. Seja no ITER, o maior projeto de fusão nuclear do mundo, a baixas temperaturas. Ou agora, no MIT, a altas temperaturas.
Para obter as grandes temperaturas necessárias para confinar o plasma, precisava-se de equipamentos cada vez maiores. O novo ímã, porém, tem a mesma performance de um supercondutor comum 40 vezes maior. Em um teste recente, atingiu uma intensidade de campo de 20 Teslas. O feito foi considerado um recorde. O resto do sistema ainda será construído, mas tudo indica que poderemos ter um reator de fusão que produz mais energia do que consome. Com a urgência em suprir a demanda por energia limpa, o sucesso do projeto pode ser crucial para o futuro da Terra e da humanidade.
