El origen de las estrellas y del Universo; Gamow.

El 4 de marzo de 1904, nacía el físico y astrónomo estadounidense de origen ucraniano George Gamow  (Odesa, 4 de marzo de 1904 – 19 de agosto de 1968).

gamowGamow trabajó en diversos temas incluyendo el núcleo atómico, la formación estelar, la nucleosíntesis estelar, la nucleocosmogénesis y el código genético.

En 1922 ingresó en la Universidad de Novorossia de su ciudad natal, y al año siguiente pasó a estudiar en la Universidad de Leningrado, centro donde obtuvo la licenciatura en 1926 y el doctorado en 1928. Tras completar su formación en la Universidad de Gotinga, trabajó  en Copenhague, junto a Niels Bohr, Durante esta época, Gamow hizo su principal contribución a la ciencia: propuso una hipótesis en la que el núcleo atómico puede ser tratado como pequeñas gotas de fluido líquido, hipótesis que llevó posteriormente a las teorías de fusión y fisión nuclear. Utilizando la teoría cuántica, explicó como una partícula alfa puede escapar de un núcleo atómico. Asimismo colaboró en la Universidad de Cambridge  con Lord Rutherford.

En 1931 fue nombrado profesor de la Universidad de Leningrado, cargo que ejerció entre 1931 y 1933. En el curso 1933-1934 estuvo en el Instituto Pierre Curie de París y como profesor visitante de la Universidad de Londres.

Comenzó a trabajar en la universidad de George Washington en 1934, donde publicó trabajos con Edward Teller, Mario Schoenberg, y Ralph Alpher.

Permaneció en Washington hasta 1954, trabajando en la universidad de Berkeley, California, en la universidad de Colorado en Boulder (1956-1968).

Gamow se interesó por la evolución de las estrellas y en concreto, por cómo se genera la energía en ellas. También trabajó en la nucleosíntesis estelar tratando de averiguar como se formaron los distintos elementos químicos así como prediciendo la proporción de estos en el Universo.

gamow2En 1920, Arthur Eddington, basándose en las precisas mediciones de los átomos realizadas por F.W Aston, fue el primero en sugerir que las estrellas obtenían su energía a partir de la fusión nuclear del hidrógeno en helio.

En 1928, George Gamow dedujo el llamado factor de Gamow, una fórmula mecánico-cuántica que da la probabilidad de encontrar a una temperatura determinada dos núcleos suficientemente próximos como para que puedan saltarse la barrera coulombiana. Se llama pico de Gamow al óptimo de energía en el cual se dan la mayoría de las reacciones nucleares en las estrellas.  Las reacciones de fusión acaecidas en los núcleos de las estrellas se dan gracias al efecto túnel, fenómeno que permite a las partículas en colisión saltarse las fuertes barreras de potencial que las separan. El pico se produce como resultado de la combinación de dos factores. Por un lado el factor mecánico estadístico maxwelliano o factor de Boltzmann. Éste nos da la probabilidad de que una partícula que se encuentre a una temperatura T tenga una energía E. Lógicamente, la probabilidad disminuye cuanto mayor sea la energía. Por el otro lado está el factor de penetración de la barrera coulombiana.

Aparte del efecto túnel cuántico también existe otro factor que ayuda a que estas reacciones se produzcan. Se trata del apantallamiento de electrones. Cuantos más haya más se notará su efecto electromagnético sobre los iones en colisión. Su presencia rebaja la barrera de potencial electromagnética y, por tanto, incrementa la probabilidad de fusión. Este fenómeno es especialmente importante en las enanas blancas y en las etapas finales de las estrellas masivas. Su efecto puede producir un aumento del rendimiento de un 20% como mucho. En lassupernovas de tipo Ia contribuye de forma importante a acelerar la fusión desbocada de la enana blanca.

gamow5El factor de Gamow fue usado en esa década por el astrónomo inglés Atkinson y el físico austríaco Houtermans y más tarde por el propio Gamow y por Teller para calcular el ritmo con el que las reacciones nucleares se producían a las altas temperaturas existentes en los interiores estelares.

Mostró como el Helio pudo ser hecho a partir de núcleos de hidrógeno y neutrones durante el Big Bang.  Gamow utilizó las leyes de la mecánica cuántica para estudiar la emisión de núcleos de helio. Este proceso se conoce como desintegración alfa. Este proceso tiene lugar a escala nuclear y corresponde a la transformación de un núcleo X de número másico A y número atómico Z en otro núcleo Y y un núcleo de helio. Esta es una reacción exotérmica de forma que se libera cierta cantidad de energía, Q.

Las ideas de Gamow sobre el Big Bang y la nucleosíntesis estelar han sido puestas a prueba por numerosos experimentos y se han encontrado evidencias que lo avalan.

Junto con Ralph Alpher desarrolló en 1948 una teoría sobre la creación de los elementos químicos, basada en la explosión originaria de un átomo primitivo, conocida popularmente como Big Bang, que Georges Lemaître formuló en 1931 y que él contribuyó a divulgar; asimismo, desarrolló la teoría denominada Gamow-Teller y profundizó en el descubrimiento de Hans Bethe sobre el ciclo que produce la energía estelar.

El 1 de abril de 1948  públicó en la revista científica “Physical Review” un ensayo clásico titulado: “The Origins of Chemical Elements”, que es un intento de explicación de la distribución de los elementos químicos conocidos del Universo, originados en la primigenia explosión termonuclear que dio origen a la expansión del Universo. Hizo firmar al artículo por sus colegas Ralph Alphery Hans Albrecht Bethe (1906-2005) para que su teoría sea conocida como la: “Teoría Alpher- Bethe-Gamow” y que se la asocie con las tres primeras letras del alfabeto griego: alfa, beta, gama; con sentido de humor fechó su artículo el 1° de abril que para los norteamericanos el “Día de los inocentes”.

Gamow propuso un modelo de la explosión de un Ylem que explicaba la formación del helio en el universo.

Ylem o hylem (forma aumentativa de la palabra griega ὑλη [hylé] = materia) es el nombre dado por Aristóteles a la que consideraba sustancia fundamental de la cual procedería todo ente de materia.

El término ylem ha sido retomado a partir del siglo XX por George Gamow, y sus asociados, entre los que se contaban Ralph Alpher. Con el nombre de ylem —y basándose en las tesis de Georges Lemaître— Gamow ha denominado al punto primordial (singularidad) de materia condensada a temperaturas extremadamente elevadas del cual habría surgido el actual Universo; la suposición de tal Ylem preludió a la actual teoría del Big Bang.

gamow4También predijo que el Big Bang había dado lugar a la radiación de fondo que fue identificada en 1965 por Arno Penzias y Robert Wilson.

Fue uno de los primeros científicos en contradecir la idea del enfriamiento del Sol, y en cambio, defender su progresivo calentamiento como posible causa de la extinción de la vida terrestre.

En 1954 teorizó sobre la composición del código genético a base de tripletas de nucleótidos, y aunque se equivocó en los cálculos, la idea fue confirmada mediante experimentos en 1961.

Gamow además fue un gran divulgador científico. En 1956 recibió el Premio Kalinga, concedido por la UNESCO por su labor divulgativa de la Ciencia. Sus obras más importantes fueron Un, dos, tres… infinito (1947) y La creación del universo (1952).

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Publicado el 4 marzo, 2016 en Astrofísica, Astronomía, Física. Añade a favoritos el enlace permanente. 1 comentario.

  1. Me fascina este documento, excelente, gracias

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