segunda-feira, 19 de novembro de 2012

O que é o quarto estado da matéria? Qual a sua relação com o plasma e com a possibilidade da fusão nuclear?


O que é o quarto estado da matéria? Qual a sua relação com o plasma e com a possibilidade da fusão nuclear?

O plasma gasoso (nenhuma relação com o sanguíneo) é chamado de quarto estado da matéria. Ele é uma espécie de gás eletrificado (os gases propriamente ditos são eletricamente neutros). Tecnicamente, é um gás rarefeiro, mas seus átomos, quando muito aquecidos, perdem um elétron. O plasma constitui nada menos que 99% de toda a matéria do Universo. O Sol, por exemplo, é feito de plasma.
A melhor maneira de entendê-lo é acompanhar é acompanhar o seguinte raciocínio: quando se aquece um sólido, ele vira líquido; quando se esquenta esse líquido, ele vira gás; quando o gás é aquecido, vira plasma. Em cada uma dessas passagens a matéria ganha energia, de modo que o quarto estado é o mais energizado de todos.
A ciência hoje estuda o plasma com o objetivo de aprender a fazer a fusão nuclear, considerada a grande fonte de energia do futuro a energia atômica que conhecemos hoje (da bomba ou das usinas nucleares é produto da fissão, isto é, da divisão do núcleo do átomo. Agora se procura o contrário: a fusão de dois núcleos em um só. Os gases empregados nas tentativa são deutério e o trítio, derivados do hélio. Como possuem um próton, a união dos seus núcleos é mais fácil.
A matéria é confinada em uma estrutura parecida com um imenso pneu de metal, rodeada por uma parafernália de instrumentos. Uma descarga elétrica faz as partículas girarem em trajetórias espirais. A princípio, os núcleos tendem a se repelir porque possuem a mesma carga elétrica. Mas, se a energia aumentar, os núcleos são atraídos uns pelos outros, juntando-se. Quando ocorre a união, há uma formidável liberação de calor (que é uma das formas de energia da natureza).
Mas os cientistas não controlam o processo. Quando os núcleos de deutério se fundem como os de trítio, alguns nêutrons sobram na reação e liberam radioatividade. Par resolver o problema, tenta-se comandar a operação por meio de robôs, controlados à distância segura. Mas ainda demora. “Acredito que o uso da energia proveniente da fusão nuclear só estará disponível dentro de trinta anos”, afirma o físico Álvaro Vanucci, do Laboratório de Plasma da Universidade de São Paulo.
  1. Uma mistura dos gases deutério (átomo com um nêutron e um próton) e trítio (átomo com dois nêutrons e um próton) recebe energia.
  2. A energia faz com que os elétrons se desprendam dos átomos, formando o plasma, que passa a ser bombardeado com amais energia.
  3. Aproximados pela energia, os núcleos de trítio e deutério se fundem provocando a liberação de uma enorme quantidade de calor.
  4. Fundidos, o deutério e o trítio viram hélio, mas o processo tem uma falha: a liberação de nêutrons torna radioativa a estrutura que confina o plasma (Super, 07/1995).

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