Reação nuclear entre um nêutron e um núcleo atômico pesado, como o urânio, que se divide em dois núcleos menores, chamados produtos de fissão. Simultaneamente são liberados novos nêutrons e grande quantidade de energia na forma de calor, que pode ser transformada em outros tipos de energia, como a elétrica. Os nêutrons liberados na fissão podem atuar sobre outros núcleos, produzindo novas rupturas, originando um processo conhecido como reação em cadeia. Uma aplicação não pacífica de uma reação em cadeia – que se produz em um tempo muito curto – é a bomba atômica. A grande quantidade de energia liberada teve efeitos devastadores nas cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki, em 1945, onde foram lançadas duas bombas atômicas, uma em cada cidade.

Strassmann fissionou o átomo de urânio em 1938.

História. As experiências científicas com elementos radioativos aconteciam desde o séc. XIX. Já no séc. XX, os cientistas tentaram obter elementos transurânicos – elementos resultantes da quebra do núcleo do urânio – bombardeando esse elemento químico com nêutrons. Foi dessa forma que, em 1938, Otto Hahn e Fritz Strassmann, na Alemanha, conseguiram fissionar (quebrar) o átomo de urânio (U235).

Hahn e Strassmann, porém, não perceberam de imediato a importância da conquista. Hahn recorreu à sua antiga colega Lise Meitner, física austríaca com quem trabalhara desde 1908. Pediu-lhe que verificasse os dados obtidos em seu experimento, pois ele esperava obter elementos transurânicos mais pesados que o urânio. Lise, com seu sobrinho, Otto Frisch, chegou à conclusão de que, se um núcleo pesado – como o do urânio – é quebrado, obtêm-se átomos de massa mediana, mas com enorme quantidade de energia (os elementos transurânicos). Ela então cunhou a expressão fissão nuclear.

Ainda em 1938, Lise Meitner, que desde 1917 era membro do prestigiado Instituto de Química Imperador Guilherme, foi forçada a sair da Alemanha pelos nazistas. Ela radicou-se na Suécia, levando consigo algumas informações sobre a quebra nuclear, que foram posteriormente divulgadas em Washington (EUA) durante uma reunião de físicos. Hahn acabou ganhando o Prêmio Nobel de Química, em 1944. Lise Meitner não foi premiada. Com as informações passadas por Lise, outros cientistas puderam executar experimentos e confirmaram a quebra do núcleo do urânio por meio de nêutrons.

Com a presença de mais átomos de urânio, os nêutrons livres servem como gatilhos de novas fissões nucleares, praticamente simultâneas, caracterizando uma reação em cadeia, o que provoca o efeito devastador da bomba atômica. Para uma reação em cadeia com alto poder de destruição são necessários 2,5.1024 átomos. Na bomba de Hiroshima, foi usado o urânio-235 e na de Nagasaki, o plutônio-239. Tanto com o plutônio quanto com o urânio, há formação de novos elementos, que também são radioativos. O físico italiano Enrico Fermi, radicado nos Estados Unidos, foi o primeiro a estudar as reações nucleares produzidas pelos nêutrons. A equipe de cientistas chefiada por Fermi realizou em laboratório a primeira reação nuclear em cadeia de desintegração do urânio, em dezembro de 1942, nos Estados Unidos.

A partir daí, os cientistas aprenderam a controlar as reações em cadeia. O controle é feito nos reatores por meio de moderadores dos nêutrons – água pesada (água que já capturou nêutrons) e grafite. O sistema é refrigerado com água comum e hastes de cádmio ou boro, que diminuem a velocidade da reação ao absorver os nêutrons. Assim, os nêutrons rápidos tornam-se nêutrons lentos.