Instalação nos Estados Unidos recria condições físicas de estrelas e do interior de planetas

A Z Pulsed Power Facility, conhecida como Máquina Z, opera no Novo México, Estados Unidos, sob a gestão do Sandia National Laboratories. A instalação é a fonte laboratorial de radiação e potência pulsada mais poderosa do mundo, projetada para recriar condições físicas extremas, semelhantes às encontradas em estrelas e no interior de planetas.

Diferente de sistemas de geração de energia comercial, a Máquina Z funciona através de potência pulsada. O equipamento armazena eletricidade em sistemas internos e a descarrega em intervalos ultracurtos, concentrando a energia no tempo e no espaço. Durante cada disparo, cerca de 26 milhões de amperes atravessam estruturas metálicas finas, aquecendo e vaporizando o material até que ele se transforme em plasma.

Nesse processo, a corrente elétrica gera campos magnéticos intensos que comprimem o plasma para dentro, fenômeno chamado de Z-pinch. Em poucos nanossegundos, essa compressão resulta em um colapso magnético e na emissão de raios X com picos de potência de 350 terawatts (350 trilhões de watts), totalizando cerca de 2,7 megajoules de energia emitida por disparo.

Essa capacidade de gerar temperaturas, pressões e radiações intensas torna a instalação fundamental para a física de alta densidade de energia. A Máquina Z é utilizada para investigar a fusão nuclear, especificamente por meio da compressão magnética de plasma e do confinamento inercial, buscando compreender como núcleos atômicos leves se unem para liberar energia.

Além da fusão, a infraestrutura permite estudar o comportamento de metais, ligas e isolantes submetidos a choques violentos e radiações, revelando como as propriedades desses materiais se alteram ao serem levados ao limite. Tais dados são essenciais para a modelagem computacional e para a segurança do arsenal nuclear dos Estados Unidos, permitindo a avaliação de fenômenos nucleares sem a necessidade de testes explosivos reais.

Devido à intensidade da energia, os alvos experimentais são geralmente destruídos durante o processo. Por isso, a operação é complexa e intermitente, com cerca de 200 disparos realizados anualmente. Cada evento exige a calibração de sensores e diagnósticos ultrarrápidos capazes de registrar variáveis físicas em bilionésimos de segundo, antes da vaporização dos componentes.

A combinação de corrente elétrica, compressão magnética e emissão de raios X da Máquina Z fornece dados reais que servem de base para calibrar simulações e testar teorias de física extrema, transformando a eletricidade armazenada em informações concretas sobre a matéria em regimes de alta energia.