Câmera capaz de capturar o primeiro milissegundo de uma explosão nuclear

Fotografias com várias câmeras “rapatrônicas”, uma célula de Kerr e um pouco de física, mostram os primeiros milissegundos de uma explosão nuclear. Elas levaram os cientistas a várias novas descobertas de como bombas nucleares funcionam.xlarge

No final dos anos 1940 e início dos anos 1950, a cada novo teste e avanço, mais os cientistas entendiam como a fusão nuclear se comportava.

Depois de terem compreendido a mecânica de bombas nucleares, no entanto, eles ainda ansiavam por detalhes – difíceis de se observar quando algo explodia nuclearmente.

Eles tinham dificuldade em estudar o crescimento das explosões em detonações de teste, porque as bolas de fogo expandiam tão rapidamente que até mesmo as melhores câmeras da época eram incapazes de captar qualquer coisa mais do que um borrão sobre-exposto dos primeiros segundos da explosão.

Isso até o professor de engenharia elétrica do Instituto Massachusetts de Tecnologia (MIT, EUA) Harold Eugene Edgerton inventar a câmera “rapatrônica”, com o propósito específico de fotografar explosões nucleares para o governo americano.

Essas câmeras eram capazes de tirar fotografias um décimo-milionésimo de segundo após a detonação de uma bomba, cerca de onze quilômetros de distância, com um tempo de exposição de menos de 10 nanossegundos.

Neste momento, uma bola de fogo típica já atingiu cerca de 30 metros de diâmetro, com temperaturas três vezes mais quentes que a superfície do sol.

As fotografias resultantes revelaram detalhes interessantes do primeiro instante de uma explosão atômica, incluindo algumas surpresas, como “manchas” irregulares causadas principalmente por variações na densidade da carcaça da bomba, e o “efeito truque de corda”, em que a vaporização rápida de cabos de suporte causa linhas curiosas que emanam a partir do fundo de uma explosão.

Para além da utilidade científica das imagens, elas também certamente mostram que essas bolas de fogo incrivelmente destrutivas têm um lado belo, mesmo que dure apenas um décimo-milionésimo de segundo.

“Rapatrônica”

O termo “rapatrônica” é uma contração de “Rapid Action Electronic”, ou câmera eletrônica de rápida ação.

Na época dos experimentos, nenhuma câmera tinha um obturador que podia se fechar em milissegundos – era mecanicamente impossível. Para resolver esse problema, Harold inventou uma câmera que não requeria um obturador mecânico.

A câmara rapatrônica tem duas lentes polarizadas. A polarização permite que apenas ondas de luz orientadas em uma direção particular atravessem as lentes (usada muitas vezes em óculos de sol).

Imagine uma lente polarizada com uma outra camada lente sobre ela, polarizada a um ângulo de 90 graus em relação à primeira (para que as duas lentes fiquem em um padrão cruzado): ela bloqueia toda a luz. Mas, se você colocar uma terceira lente polarizada entre as duas, diagonal a ambas, a luz vai passar.

Os cientistas fizeram o equivalente a colocar uma lente temporária entre duas lentes polarizadas, mas utilizaram uma célula de Kerr.

Uma célula de Kerr é uma suspensão de eletrodos em líquido. Quando é atingida por um campo elétrico, cria um índice de refração que gira a polarização da luz.

Sendo assim, a luz passa através do primeiro filtro, é polarizada, e é então torcida de modo que possa passar através do segundo filtro.

Quando o campo elétrico se vai, a célula de Kerr retorna ao normal, e as duas lentes bloqueiam completamente a luz novamente. Isso acontece através de eletricidade, não movimento mecânico, e assim pode ser reduzido para apenas 10 nanossegundos.

bombanucl

 

 
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