A maior máquina do mundo, dedicada a uma das mais complexas áreas de investigação científica – a fusão por confinamento inercial – que reúne (e desafia) diversos segmentos da moderna Física. Credenciados para utilizá-la em seus experimentos, os melhores especialistas em fusão nuclear do mundo. E, compondo esse seleto time, o pesquisador de Física de Altas Energias, associado à Universidade Federal do Espírito Santo (Ufes), Carlos Lobo.
Mineiro de nascimento, capixaba de coração – mora no Espírito Santo há 40 anos – o cientista da computação Carlos Lobo é um dos poucos latinoamericanos a integrar o grupo de usuários da National Ignition Facility (NIF), vinculada ao Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), instalado na Califórnia/Estados Unidos.
“Essa máquina condensa 100 anos de suporte científico em vários segmentos da Física”, enuncia Carlos, citando a Astrofísica Nuclear, a Física Subatômica e o Laser, como um dos exemplos. “E reproduz os primeiros segundos do universo, o Big Bang, em escala pequena”, diz.
Em linhas gerais, o que se faz na NIF é lançar 196 feixes de laser sobre uma esfera de dois milímetros de diâmetro. Com o impacto, a esfera implode, gerando variados gases e muita energia, um “mini Big Bang”. Isso é o acontece de fato.
A partir daí, bem, o objetivo é capturar essa energia e dominar sua produção, para, futuramente, usá-la como combustível nas mais diversas máquinas hoje operadas pelo ser humano, de eletrodomésticos a espaçonaves. O problema é que, até o momento, após a implosão e consequente geração de gases e energia (limpa e não radiativa), a esfera explode, dispersando a preciosa energia gerada.
Encontrar a receita perfeita – a composição química da esfera, o tipo de feixe de lasers e a interação entre esses dois – é o que centenas de cientistas ao redor do mundo perseguem, há uma década.
Trata-se da realização de um grande sonho: a geração contínua de energia limpa não radiativa. “Ou seja: ‘adeus petróleo’”, brinca, Carlos Lobo, entre confiante e esperançoso. Utópico? Garante que não. “Eu não tenho dúvida de que vamos conseguir ”, declara, ressaltando que a data ainda é impossível de prever.
Primeiro, explica, é preciso conseguir realizar o feito em laboratório. Depois, trabalhar o processo de distribuição e “o equacionamento dos problemas gerados em escala internacional, para substituir todo tipo de energia”, referindo-se às fontes fósseis, atômicas, hidrelétricas e todas as demais em utilização atualmente no mundo.
O sol como referência
A NIF possui 300 metros de comprimento por 50 metros de altura. É de dentro dela que saem os feixes de laser que irão implodir – e, algum dia, não explodir em seguida – a pequena esfera de 2 mm, instalada em uma grande esfera de 10 metros de diâmetro. A NIF levou vinte anos para ser construída.
A pequena esfera é de um plástico super-reforçado e contém deutério e trítio, dois gases fundamentais, gerados nos primeiros segundos do universo, há 12,7 bilhões de anos. A potência de laser que a atinge promove a fusão atômica do deutério com o trítio, processo semelhante ao que ocorre continuamente dentro do sol.
“No sol há uma fusão de dois átomos de hidrogênio e a transformação em um de hélio. Essa fusão entre dois átomos é que produz energia pra que ele continue funcionando, liberando energia suficiente pra aquecer a Terra e não deixar a gente morrer congelado”, explana Carlos, descrevendo o supremo exemplo de geração contínua de energia limpa e não radiativa de todo o Sistema Solar.
A fusão atômica não é radiativa, completamente diferente, portanto, da fissão nuclear, que quebra o núcleo do átomo. A fissão, no entanto, é muito mais simples de realizar, sendo utilizada desde o início do século XX, na construção das bombas atômicas lançadas contra o Japão na Segunda Guerra Mundial e nas usinas nucleares ao redor do mundo, inclusive as brasileiras instaladas em Angra dos Reis, litoral do Rio de Janeiro.
O lixo radioativo é extremamente perigoso e letal. Um problema sem solução efetiva, pois qualquer vazamento é devastador para a saúde das pessoas e do ambiente atingido. Mesmo assim, há quem classifique a energia atômica de “limpa”. Por isso Carlos Lobo ressalta os dois adjetivos atrelados ao tipo de energia que quer ajudar a gerar: limpa e não-radiativa – uma verdadeira redenção para a humanidade, caso ela não vire um trunfo exclusivo da indústria bélica e seja de fato popularizada, substituindo as atuais fontes comerciais.
Do cósmico ao nano
Voltemos então ao sol, a grande inspiração para os experimentos de fusão por confinamento inercial. Nosso astro-rei tem cerca de um milhão e quatrocentos mil quilômetros de diâmetro e o calor dentro de seu núcleo chega a incríveis cinco milhões de graus Celsius.
Temperatura semelhante é alcançada pelos feixes de laser da NIF lançados contra a pequena esfera, esta, com, também incríveis, duzentos e setenta graus Celcius negativos.
Outro corpo celeste importante para entender o experimento de Carlos Lobo é a estrela de nêutrons. “As estrelas de nêutrons iluminam o coração da nossa galáxia”, poetiza o cientista, chamando de “coração” um “super-massivo-buraco-negro equivalente a cinco milhões de sóis”, ao redor do qual orbitam mais de dez mil buracos negros (veja foto abaixo).
As estrelas de nêutrons, continua, são como flashes, pulsando a cinco mil rotações por segundo. “Como pulsam muito forte, e o tipo de pulso que elas têm é o pulso de raios gama, elas iluminam a região do buraco negro”, descreve. “Você consegue enxergá-lo”, vibra.
Em seu experimento, o objetivo é produzir energia limpa não radiativa formando uma nanoestrela de nêutrons, ou seja, uma estrela de nêutrons de tamanho microscópico, nano, lembrando que um nano é o mesmo que 0,000000001 metro!
Apesar da medida nano, a nanoestrela de nêutrons elaborada por Carlos no Laboratório de Informática na Educação (LIED) da Ufes é poderosa, pois “tem o equivalente a um raio de 10km e o peso do sol”, diz. “Tem uma gravidade muito pesada, gira cinco mil vezes por segundo e não produz calor como a gente conhece, a temperatura chega a apenas 5 mil graus, são raios gama. É uma estrela fria”, explica.
O experimento será submetido à avaliação do corpo diretor da NIF no próximo dia 21 de junho. Sendo aprovado, dentro de aproximadamente um ano de preparativos necessários, poderá ser realizado pela primeira vez na grandiosa máquina.
Este ano também Carlos foi convidado para disputar, com outros quatro candidatos, uma das duas vagas abertas para o Comitê de Usuários – espécie de “conselhos gestor” – de outra máquina do LLNL, da qual ele também já é usuário: a Jupiter Laser Facility (JLF). Associada à NIF, a Jupiter tem 278 usuários, com mandatos de dois anos.
Para além da NIF e da Jupiter, e da expectativa que envolve realizar uma meta cobiçada por tantas mentes brilhantes há tantas décadas, existe a parte quântica da pesquisa de Carlos Lobo. Esta, já apresentada e aprovada em dezenas de conferências internacionais nos últimos anos.
As próximas apresentações já estão agendadas, em palestras na China, França e Estados Unidos. E no meio disso, ainda acontecerá mais uma eleição, para a direção científica do Instituto Perimeter de Física Teórica, em Waterloo/Canadá.
'Ao Buda ou à bomba?'
Diante das possibilidades criadas por pesquisas como a sua, sobre produção de energia limpa não radiativa e computação quântica, Carlos diz que uma das discussões recorrentes nos círculos de cientistas de sua estirpe abordam “as fronteiras do possível e do ‘chamado’ impossível”. Então, instiga: “a pergunta interessante é sempre: ‘o que você está enxergando?’ Porque o teu ponto de vista altera o resultado do experimento, na esfera quântica”, diz.
A reflexão é primordial. Afinal, o que veem ou querem ver esses cientistas? Ou, nas palavras do físico austríaco Fritjof Capra, no prefácio à segunda edição de seu best-seller O Tao da Física, em 1982: “Os resultados da Física moderna têm aberto dois caminhos distintos para os cientistas trilharem. Eles podem nos conduzir – colocando o problema em termos extremos – ao Buda ou à Bomba e cabe a cada cientista decidir que caminho escolher. Parece-me que numa época em que quase a metade dos nossos cientistas e engenheiros trabalha para as forças armadas, desperdiçando um enorme potencial de talento e criatividade ao desenvolver meios cada vez mais sofisticados de destruição total, o caminho do Buda, ‘o caminho com um coração’, não pode ser suficientemente enfatizado”.
Albert Einstein, físico austríaco que notabilizou a Física Quântica com sua Teoria da Relatividade Geral, publicada em 1915, entre outras construções científicas geniais, se viu diante desse dilema, ao qual se refere Capra. Em 1939, Einstein escreveu ao então presidente estadunidense Franklin Roosevelt, recomendando a construção de bombas atômicas no país, a partir de formulações suas, para derrotar o grupo ligado à Alemanha do nazista Adolf Hitler, durante a Segunda Guerra Mundial. Anos depois, Einstein se arrependeria publicamente.
Para ajudar na reflexão dos leitores, Carlos Lobo sugere o filme “Interestelar”, de Christopher Nolan, onde é possível ver, em belas imagens em movimento, muito do que ele tem estudado em suas pesquisas. O longa-metragem contou com a consultoria cientifica de Kip Thorne, Prêmio Nobel da Física em 2017, que descobriu as ondas gravitacionais descritas na Teoria da Relatividade Geral de Einstein. “Criatividade é a chave que abre as portas da percepção”, orienta.
