Capítulo 11: A Criação da Matéria e o "Big Bang"

George Gamow, cientista que propôs a teoria do Big Bang em 1947.

Vários autores propuseram teorias para explicar a formação inicial dos elementos químicos, antes da criação das estrelas. Uma das teorias mais famosas foi a do “Big Bang” (grande explosão), proposta em 1947 por George Gamow. Ele admitiu um modelo relativístico do universo em expansão, utilizando os cálculos que haviam sido feitos vinte anos antes por Lemaître, Friedmann, Walker, Tolman e Robertson. Supôs o início do universo com uma densidade enorme, a uma altíssima temperatura. Esse material inicial conteria partículas como nêutrons ou prótons, e radiação gama de alta energia.         Pode-se supor que o estágio inicial do universo correspondia a uma densidade praticamente infinita de matéria e de radiação. À medida que o universo se expande, a densidade da matéria Dm diminui (porque ela vai se espalhando) e a densidade de radiação Dr diminui ainda mais rapidamente, porque, além dela se espalhar, a temperatura T do universo vai diminuindo. Gamow utilizou as seguintes equações, desenvolvidas na década de 1930 por Richard Tolman:

        Segundo essa teoria , portanto, a temperatura média do universo vai diminuindo, à medida que ele se expande. De acordo com as equações, no instante t = 0 a temperatura e a densidade seriam infinitas. Isso provavelmente não tem sentido físico nenhum. Mas a temperatura diminui muito rapidamente, no início.

        Depois de um centésimo de segundo do início da expansão, a temperatura do universo devia ser de 10 bilhões de Kelvin. A essa temperatura, os prótons e nêutrons colidem a alta velocidade, e podem começar a se prender e formar núcleos de hidrogênio pesado e de hélio. Mas não se pode dizer que exista matéria, propriamente dita.