Como os inspetores de armas verificam se uma bomba nuclear foi desmontada? Uma resposta inquietante é:eles não, em geral. Quando os países assinam pactos de redução de armas, eles normalmente não concedem aos inspetores acesso completo às suas tecnologias nucleares, por medo de revelar segredos militares.

Em vez de, tratados anteriores de redução de armas entre os Estados Unidos e a Rússia exigiam a destruição dos sistemas de entrega de ogivas nucleares, como mísseis e aviões, mas não as próprias ogivas. Para cumprir o tratado START, por exemplo, os EUA cortaram as asas dos bombardeiros B-52 e os deixaram no deserto do Arizona, onde a Rússia pôde confirmar visualmente o desmembramento dos aviões.

É uma abordagem lógica, mas não perfeita. Ogivas nucleares armazenadas podem não ser entregues em uma guerra, mas eles ainda podem ser roubados, vendido, ou acidentalmente detonado, com consequências desastrosas para a sociedade humana.

"Há uma necessidade real de antecipar esses tipos de cenários perigosos e ir atrás desses estoques, "diz Areg Danagoulian, um cientista nuclear do MIT. "E isso realmente significa um desmantelamento verificado das próprias armas."

Agora, os pesquisadores do MIT liderados por Danagoulian testaram com sucesso um novo método de alta tecnologia que pode ajudar os inspetores a verificar a destruição de armas nucleares. O método usa feixes de nêutrons para estabelecer certos fatos sobre as ogivas em questão - e, crucialmente, usa um filtro isotópico que criptografa fisicamente as informações nos dados medidos.

Um artigo detalhando os experimentos, "Um sistema de verificação de ogivas criptográficas usando ressonâncias nucleares induzidas por nêutrons, "está sendo publicado hoje em Nature Communications . Os autores são Danagoulianos, quem é Norman C. Rasmussen Professor Assistente de Ciência Nuclear e Engenharia do MIT, e o estudante de graduação Ezra Engel. Danagoulian é o autor correspondente.

Teste de alto risco

O experimento baseia-se em trabalhos teóricos anteriores, por Danagoulian e outros membros de seu grupo de pesquisa, que no ano passado publicou dois artigos detalhando simulações de computador do sistema. O teste foi realizado no Gaerttner Linear Accelerator (LINAC) Facility no campus do Rensselaer Polytechnic Institute, usando uma seção de 15 metros de comprimento da linha de feixe de nêutrons da instalação.

As ogivas nucleares têm algumas características essenciais para o experimento. Eles tendem a usar isótopos específicos de plutônio - variedades do elemento que têm diferentes números de nêutrons. E as ogivas nucleares têm um arranjo espacial distinto de materiais.

Os experimentos consistiram em enviar um feixe de nêutrons horizontal primeiro através de um proxy da ogiva, em seguida, por meio de um filtro de lítio, embaralhando as informações. O sinal do feixe foi então enviado para um detector de vidro, onde uma assinatura dos dados, representando algumas de suas principais propriedades, foi gravado. Os testes do MIT foram realizados com molibdênio e tungstênio, dois metais que compartilham propriedades significativas com o plutônio e serviram como substitutos viáveis ​​para ele.

O teste funciona, em primeiro lugar, porque o feixe de nêutrons pode identificar o isótopo em questão.

"Na faixa de baixa energia, as interações dos nêutrons são extremamente específicas do isótopo, "Danagoulian diz." Então você faz uma medição onde você tem uma etiqueta isotópica, um sinal que embute informações sobre os isótopos e a geometria. Mas você executa uma etapa adicional que o criptografa fisicamente. "

Essa criptografia física das informações do feixe de nêutrons altera alguns dos detalhes exatos, mas ainda permite que os cientistas registrem uma assinatura distinta do objeto e então a usem para realizar comparações entre objetos. Essa alteração significa que um país pode se submeter ao teste sem divulgar todos os detalhes sobre como suas armas são projetadas.

"Este filtro de criptografia cobre basicamente as propriedades intrínsecas do próprio objeto classificado real, "Danagoulian explica.

Também seria possível apenas enviar o feixe de nêutrons através da ogiva, registre essa informação, e criptografá-lo em um sistema de computador. Mas o processo de criptografia física é mais seguro, Danagoulian observa:"Você poderia, em princípio, faça isso com computadores, mas os computadores não são confiáveis. Eles podem ser hackeados, enquanto as leis da física são imutáveis. "

Os testes do MIT também incluíram verificações para garantir que os inspetores não pudessem fazer a engenharia reversa do processo e, assim, deduzir as informações sobre armas que os países desejam manter em segredo.

Para realizar uma inspeção de armas, então, um país anfitrião apresentaria uma ogiva aos inspetores de armas, quem poderia executar o teste de feixe de nêutrons nos materiais. Se passar no teste, eles poderiam executar o teste em todas as outras ogivas destinadas à destruição também, e certifique-se de que as assinaturas de dados dessas bombas adicionais correspondem à assinatura da ogiva original.

Por esta razão, um país não poderia, dizer, apresentar uma ogiva nuclear real a ser desmontada, mas enganam os inspetores com uma série de armas falsas de aparência idêntica. E embora muitos protocolos adicionais tenham que ser organizados para fazer todo o processo funcionar de forma confiável, o novo método plausivelmente equilibra divulgação e sigilo para as partes envolvidas.

O elemento humano

Danagoulian acredita que colocar o novo método em estágio de teste foi um passo significativo para sua equipe de pesquisa.

"Simulações capturam a física, mas eles não capturam as instabilidades do sistema, "Danagoulian diz." Os experimentos capturam o mundo inteiro. "

No futuro, ele gostaria de construir uma versão em menor escala do aparelho de teste, um que teria apenas 5 metros de comprimento e poderia ser móvel, para uso em todos os locais de armas.

"O objetivo do nosso trabalho é criar esses conceitos, validá-los, provar que funcionam por meio de simulações e experimentos, e ter os Laboratórios Nacionais para usá-los em seu conjunto de técnicas de verificação, "Danagoulian diz, referindo-se a cientistas do Departamento de Energia dos EUA.

Danagoulian também enfatiza a seriedade do desarmamento das armas nucleares. Um pequeno aglomerado de várias ogivas nucleares modernas, ele observa, é igual à força destrutiva de cada armamento disparado na Segunda Guerra Mundial, incluindo as bombas atômicas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki. Os EUA e a Rússia possuem cerca de 13, 000 armas nucleares entre eles.

"O conceito de guerra nuclear é tão grande que não cabe [normalmente] no cérebro humano, "Danagoulian diz." É tão assustador, tão horrível, que as pessoas desliguem. "

No caso de Danagoulian, ele também enfatiza que, no caso dele, tornar-se pai aumentou muito seu senso de que é necessária uma ação sobre esta questão, e ajudou a impulsionar o projeto de pesquisa atual.

"Isso colocou uma urgência na minha cabeça, "Danagoulian diz." Posso usar meu conhecimento, minha habilidade e meu treinamento em física para fazer algo pela sociedade e por meus filhos? Este é o aspecto humano do trabalho. "