Físicos resolvem mistério da fusão nuclear com maionese

A tecnologia de fusão nuclear pode ter um avanço vindo de um lugar inesperado: a maionese. Em um novo estudo, publicado na revista Physical Review E, cientistas colocaram o condimento cremoso em uma máquina de agitação e a deixaram girando para ver em quais condições ele fluía. Segundo o autor do estudo Arindam Banerjee, engenheiro mecânico da Universidade Lehigh, na Pensilvânia, eles usaram a maionese porque ela se comporta como um sólido, mas quando submetida a um gradiente de pressão, começa a fluir.

Esse processo pode ajudar a elucidar a física que ocorre em temperaturas e pressões ultra-altas dentro de reatores de fusão nuclear, sem ter que criar essas condições extremas. A fusão nuclear forja hélio a partir do hidrogênio no coração das estrelas. Em teoria, poderia ser a fonte de energia limpa quase ilimitada na Terra, se a reação pudesse produzir mais energia do que requer para funcionar.

Essa é uma tarefa difícil; a fusão movida a estrelas ocorre a 15 milhões de graus Celsius, de acordo com a NASA. E a gravidade massiva de uma estrela força os átomos de hidrogênio a se unirem, superando sua repulsão natural. Na Terra, no entanto, não temos essas pressões esmagadoras, então os reatores de fusão feitos pelo homem devem funcionar 10 vezes mais quentes que o sol.

Para atingir essas temperaturas alucinantes, os cientistas usam diversas abordagens, incluindo uma chamada confinamento inercial. Neste processo, os físicos congelam pelotas de gás do tamanho de ervilhas, tipicamente uma mistura de isótopos pesados, ou versões, de hidrogênio, em cápsulas de metal. Então, eles explodem as pelotas com lasers, o que aquece o gás a 222 milhões de graus Celsius em um flash e, idealmente, o transforma em um plasma onde a fusão pode ocorrer, (ou não).

Infelizmente, o gás hidrogênio quer se expandir, fazendo com que o metal fundido exploda antes que o hidrogênio tenha tempo de se fundir. Essa explosão ocorre quando a cápsula de metal entra em uma fase instável e começa a fluir.

A equipe de Arindam percebeu que o metal derretido se comporta muito como maionese em temperaturas mais baixas: ele pode ser elástico, o que significa que ele retorna quando você o pressiona, ou plástico, o que significa que ele não retorna, ou seja, flui.

- "Se você colocar um estresse na maionese, ela começará a se deformar, mas se você remover o estresse, ela volta ao seu formato original", disse ele. - "Então há uma fase elástica seguida por uma fase plástica estável. A próxima fase é quando ela começa a fluir, e é aí que a instabilidade começa."

No novo estudo, os pesquisadores colocaram maionese em uma máquina que acelerou a emulsão de ovo e óleo até que ela começasse a fluir. Então, eles caracterizaram as condições nas quais o condimento transitou entre os estados plástico, elástico e instável.

- "Descobrimos as condições sob as quais a recuperação elástica era possível e como ela poderia ser maximizada para atrasar ou suprimir completamente a instabilidade", disse Arindam.

O estudo também descobriu quais condições permitiram maior rendimento energético. Claro, maionese e cápsulas de metal ultraquente são diferentes em muitos aspectos. Então, resta saber se as descobertas da equipe podem ser traduzidas para uma pelota de plasma muitas vezes mais quente que o sol.