Dona Fifi aos 19 anos.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
ORIGEM dos ELEMENTOS


George Gamow, Fred Hoyle e o big bang
Antes mesmo das observações de Hubble mostrarem que o universo está se expandindo, os cosmologistas Alexander Friedman e Georges Lemaître já teorizavam sobre a possibilidade do espaço estar inchando continuamente. Na década de 40, o físico russo George Gamow, do qual falarei mais adiante, levou essa idéia até seu extremo: se o universo está inchando, então, em algum momento do passado, ele deve ter sido bem pequeno, talvez um ponto de enorme densidade e altíssimas pressão e temperatura. Essa idéia, porém, era desagradável para os ouvidos de quem preferia um universo eterno e imutável, sem começo e, principalmente, sem fim.


George Gamow
Nessa mesma época, surgiu uma hipótese alternativa, lançada pelos ingleses Fred Hoyle, Thomas Gold e Herman Bondi. Esses caras, principalmente os dois primeiros, não são nem um pouco tímidos quando se trata de fazer suposições arrojadas. Já fizeram várias. A que nos interessa no momento é a que diz que o universo está e sempre esteve em um estado estacionário. O que quer dizer isso? Como não podem negar a evidência observacional de que o universo está se expandindo, eles afirmam que, apesar dessa expansão, a densidade permanece constante. Já que o volume aumenta continuamente, eles propõem que a matéria está sendo continuamente gerada do nada, com a criação de novos átomos a partir do vácuo.
Fred Hoyle
Para quem acha essa história de matéria ser criada do nada difícil de engulir, eles argumentam: quem acredita que o espaço está sendo gerado do nada, quando o universo se expande, pode muito bem aceitar que a matéria também surge do nada. Ou ainda: em vez de um big bang gigantesco há 15 milhões de anos, podem estar acontecendo, a todo instante, pequenos big bangs de onde surgem os núcleos necessários para manter a densidade constante. Na verdade, a criação de matéria necessária para isso é minúscula e, certamente, passaria despercebida dos observadores. Um cálculo simples mostra que basta que surja um átomo de hidrogênio por século para cada 1000 metros cúbicos de espaço.

Bem, as coisas estavam nesse pé nas décadas de 50 e 60. Os físicos e cosmologistas se dividiam entre as duas propostas e se atacavam mutuamente. O próprio nome do big bang foi lançado por Hoyle, em um programa de rádio, com a intenção de ridicularizar o modelo e seus defensores. Para azar dele, o nome pegou e tornou-se um termo científico respeitável.

Mas, o que isso a ver com a origem dos elementos? Tudo a ver, pois se algum dos dois modelos rivais conseguir explicar a origem dos elementos, e essa explicação puder ser testada experimentalmente, a escolha está feita.

Inicialmente, Gamow propôs que todos os elementos, dos mais leves aos mais pesados, tinham se originado nos primeiros instantes do big bang, quando a pressão e a temperatura eram suficientemente altas para promover a fusão dos núcleos leves em núcleos mais pesados. Nesse ponto, os cálculos emperraram, como vou contar na próxima apostila. Não dava para responsabilizar o big bang pela criação dos elementos mais pesados.

Na apostila seguinte veremos como o modelo do big bang explica a criação dos elementos mais leves. Durante algum tempo a dificuldade de explicar a origem dos outros elementos pesou contra esse modelo, mas, hoje já se tem uma idéia mais clara de como resolver esse problema. É o que veremos a seguir.


Apostila 3: A formação dos elementos leves logo após o big bang.

Apostila 4: A formação de elementos intermediários no centro das estrelas.

Apostila 5: Elementos pesados formados nas explosões das supernovas.

Apostila 6: Como George Gamow preferiu a liberdade.