Gueorgui Gámov

Gueórgui Antónovich Gámov (en ruso, Геóргий Анто́нович Га́мов; Odesa, 4 de marzo de 1904-Boulder, 19 de agosto de 1968), conocido también en EE. UU. como George Gamow, fue un físico y astrónomo ucraniano nacionalizado estadounidense, que trabajó en diversos temas incluyendo el núcleo atómico, la formación estelar, nucleosíntesis estelar, nucleocosmogénesis y el código genético.

George Gamow,
Información personal
Nombre de nacimiento	Георгий Антонович Гамов
Nacimiento	4 de marzo de 1904 Odesa (Imperio ruso)
Fallecimiento	19 de agosto de 1968 (64 años) Boulder (Estados Unidos)
Sepultura	Boulder
Residencia	Odesa
Nacionalidad	Estadounidense (desde 1940), rusa y soviética
Religión	Ateísmo
Lengua materna	Ruso
Familia
Cónyuge	Barbara Perkins Gamow (desde 1958)
Educación
Educado en	Facultad de Física y Matemáticas de la Universidad Estatal de San Petersburgo Universidad de Odesa
Supervisor doctoral	Aleksandr Fridman y Yurii Aleksandrovich Krutkov
Alumno de	Aleksandr Fridman
Información profesional
Ocupación	Astrofísico, físico, inventor, escritor, físico nuclear, profesor universitario, cosmólogo, bioquímico y astrónomo
Área	Física teórica y astrofísica
Empleador	Instituto Niels Bohr (1928-1931) V.G. Khlopin Radium Institute (1931-1933) Universidad George Washington (1934-1954) Universidad de California en Berkeley (1954-1956) Universidad de Colorado en Boulder (1956-1968)
Estudiantes doctorales	Ralph Asher Alpher y Vera Rubin
Miembro de	Academia de Ciencias de la Unión Soviética Sociedad Estadounidense de Física Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos
Distinciones	Fellow of the American Physical Society Premio Kalinga (1956)
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Biografía

 

Personal del Laboratorio Bragg en 1931: W. H. Bragg (sentado, centro): físicos A. Lebedev (más a la izquierda), G. Gámov (más a la derecha).

Sus padres fueron Antón Gámov y Alexandra Lebendizeva, su padre le enseñó a cultivar la lengua rusa y la literatura, por su parte su madre le enseñó francés, ella era docente en una escuela para niñas, en la cual enseñaba geografía e historia. Gueórgui aprendió también alemán con un tutor particular.

Al concluir sus estudios de educación media, ingresa el año 1922 en la Universidad de Novorossia, en Odesa. En 1923 continúa sus estudios en la Facultad de Física y Matemáticas de la Universidad Estatal de San Petersburgo, donde tuvo como profesor a Alexandr Friedmann quien era matemático y meteorólogo ruso, especializado en cosmología relativista, Gueórgui tenía planificado realizar el trabajo de grado con Friedmann, quien lamentablemente fallece inesperadamente. En la Universidad hace amistad con tres estudiantes de física teórica, Dmitri Ivanenko, Matvey Bronshtein y Lev Landau, quienes fueron conocidos como los tres mosqueteros, debido a su cercanía en el estudio de la mecánica cuántica y en la vida cotidiana. Su trabajo de grado para la licenciatura lo realizó  en la teoría cuántica.

Gámov continúa sus estudios de doctorado en la Universidad de Gotinga en Copenhague, donde tuvo como compañeros a Ernest Rutherford y Niels Bohr.

Tomándose una vacaciones ingresa al Instituto de Física Teórica de la Universidad de Copenhague y trabaja también con su compañero Ernest Rutherford en el laboratorio Cavendish en Cambridge.

Al terminar el doctorado Gámov forma parte del cuerpo de profesores de la Universidad Estatal de San Petersburgo, siendo el docente más joven, con tan solo 28 años de edad. Trabajó en el Departamento de Física del Instituto de Radio de esta universidad, el cual era dirigido por Vitaly Khlopin. Junto con Lev Mysovskii e Igor Kurchatov, realizó el desarrollo de un proyecto sobre el Ciclotrón, el cual era un acelerador de partículas, el cual fue presentado y aprobado por el Consejo Académico del Instituto de Radio en el año 1932, sin embargo, no se completó hasta el 1937.

Se retiró de la Universidad Estatal de San Petersburgo en 1933, e ingresó como profesor invitado a la Universidad de Londres, mientras que de manera paralela desarrollaba trabajos de investigación en el Instituto Pierre Curie de París, Francia.

En 1934 recibe la invitación de la Universidad de Michigan. A su llegada a los Estados Unidos tuvo ofertas de trabajo por otras universidades y decide aceptar la cátedra de física en la Universidad George Washington, en donde trabajó durante 22 años, publicó trabajos con Edward Teller, Mario Schoenberg y Ralph Alpher con quien trabajó una teoría que estaba asociada con la creación de los elementos químicos, que se fundamentaba en una gran explosión que generó el primer átomo primordial, con una enorme densidad, esta era la famosa hipótesis conocida por todos como Big Bang. Esta teoría era acompañada inicialmente por la formulada por Georges Lemaitre, un sacerdote de origen belga que era astrónomo, matemático y físico que fue el primero en hablar de la expansión del Universo. Gámov contribuyó a concretar y divulgar la teoría.

Después del descubrimiento de la estructura de la ADN, Gámov propuso que la secuencia de nucleótidos formaba un código. Estuvo de acuerdo con los investigadores sobre este concepto.

En 1940 le otorgaron la ciudadanía estadounidense y como eran tiempos de Segunda Guerra Mundial fue llamado por el gobierno de los Estados Unidos para que formara parte del proyecto de física atómica.

En 1958 Gámov se casó con Barbara Perkins y tuvieron un hijo, Igor Gámov, quien fue un inventor y fue profesor de microbiología en la Universidad de Colorado.

Permaneció en Washington hasta 1954, trabajando en la Universidad de Berkeley, California, en la Universidad de Colorado en Boulder (1956-1968). En 1956 la Unesco le concedió el premio Kalinga, por su trabajo en ciencia con la serie de libros del Sr. Tompkins (1939-1967), Un dos tres..., El infinito, y otros trabajos.

Teoría del Big Bang

 

Tumba de Gueorgui Gámov en Boulder, Colorado, EE. UU.

Gámov propuso un modelo de la explosión de un ylem que explicaba la formación del helio en el universo. También predijo que el Big Bang había dado lugar a la radiación de fondo que fue identificada en 1965 por Arno Penzias y Robert Wilson.

Gámov 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.

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

1. Las mediciones han mostrado que el universo está expandiéndose. Las galaxias están tomando distancia unas de otras a velocidades colosales. Esto concuerda con el surgimiento explosivo del universo. Al imaginar el comienzo de aquella expansión, los astrónomos han calculado que el universo había nacido hace 15 000 millones de años, aproximadamente.
2. La hipótesis de Gámov es apoyada por la detección de radiación cósmica. Durante miles de millones de años, el universo incandescente se ha ido enfriando a no más de -270 °C. A esta temperatura buena parte de la energía se concentra en la región de radiación de microondas. Debido a que el Big Bang pudo acaecer simultáneamente a la formación del diminuto volumen del universo, la radiación generada podría haber llenado todo el confín cósmico. Por ello, la radiación debería ser la misma en cualquier dirección que se observara (véase isotropía). En efecto, las señales de microondas registradas por los astrónomos indican la dispersión de un gas difuso formado por hidrógeno y helio a través de todo el universo naciente mucho antes de que se formaran las galaxias. En 1995, astrónomos analizaron una luz ultravioleta de un quasar (que se cree que era una galaxia que hizo explosión en los márgenes del universo) y encontraron que una parte de la luz era absorbida por átomos de helio en su viaje a la Tierra. Ya que este quasar está a más de 10 000 millones de años luz, la luz que llega a la Tierra revela hechos de hace 10 000 millones de años.
   No se ha detectado mayor abundancia de hidrógeno porque un átomo de H solo tiene un electrón, que es desprendido por la luz de un cuásar en un proceso conocido como ionización; los átomos de hidrógeno ionizados no pueden absorber ninguna luz del quasar. Por otro lado, el átomo de helio tiene dos electrones; la radiación puede arrancarle un electrón, pero no siempre ambos. Los átomos de helio ionizados aún pueden absorber la luz, por lo que es posible su detección.
3. El descubrimiento del helio primitivo. Los científicos estiman que el hidrógeno y helio fueron los primeros elementos formados en las etapas de comienzo de la evolución cósmica; se piensa que los demás elementos se originaron mediante una serie de reacciones nucleares en que participaron hidrógeno y el helio en el centro.

Teoría de la desintegración alfa

En 1928, Gámov utiliza 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 básico 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. Esquemáticamente el proceso se describe con la siguiente expresión:

${\displaystyle \ _{Z}^{A}X\rightarrow _{Z-2}^{A-4}Y+_{2}^{4}He+Q}$ 

La teoría de Gámov parte de un potencial nuclear promedio, suma de un pozo cuadrado de profundidad ${\displaystyle \ V_{0}}$  y el potencial debido a la repulsión coulombiana de los protones ${\displaystyle \ V_{\rm {Coulomb}}={\frac {2Z\alpha \hbar c}{r}}}$ . La constante de desintegración se puede ver como el producto de tres factores:

${\displaystyle \ \lambda =\varepsilon fP}$ 

donde ε representa un factor de formación de la partícula alfa en el núcleo (ε≤1), P es la probabilidad de que dicha partícula atraviese la barrera de potencial por efecto túnel y f es el número de veces que choca contra las paredes de potencial por unidad de tiempo. Si suponemos que la partícula alfa se emite sin momento angular (l=0):

${\displaystyle \ \lambda =\varepsilon {\frac {c}{a}}\left({\frac {2[Q+V_{0}]}{m_{\alpha }{c}^{2}}}\right)^{1/2}\exp \left\{-4{\sqrt {\frac {m_{\alpha }c^{2}}{Q}}}(Z-2)\alpha \left({\frac {\pi }{2}}-2{\sqrt {\frac {Q}{V_{\rm {max}}}}}\right)\right\}}$ 

Definiendo α como la constante de estructura fina, al radio del núcleo, Q la energía liberada, Z la carga del núcleo padre y Vmax la energía potencial coulombiana correspondiente al radio del núcleo, a.

Con esta teoría se pueden calcular todas las vidas medias correspondientes a desintegración alfa. Aunque su acuerdo con el experimento no es muy exacto, estos cálculos son capaces de estimar vidas medias de órdenes de magnitud muy diferentes entre ${\displaystyle 10^{-5}}$  y ${\displaystyle 10^{15}}$  segundos.

Trabajos sobre el ADN

Tras el descubrimiento de la estructura del ADN, Gámov hizo una contribución al problema de cómo cuatro tipos distintos de bases (adenina, guanina, citosina, timina) en el ADN, podían controlar la síntesis de proteínas desde aminoácidos. Propuso que secuencias cortas de las bases formaban un «código», donde cada secuencia especificaba uno de los veinte aminoácidos. A pesar de que esta idea no era del todo correcta, Francis Crick, uno de los descubridores de la estructura del ADN, dijo que lo anterior lo ayudó en su propia resolución del problema.

Escritos

Gámov se dedicó también a escribir una serie de libros que proporcionan al lector, bajo la forma de relatos fantásticos y humorísticos, nociones correctas de las teorías y principios en que se basa la ciencia moderna. Algunos de estos libros son la serie de Mr Tompkins, quien sueña que viaja a mundos en los cuales las propiedades físicas son completamente distintas a las de nuestro medio, llevando la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica a nuestro día a día.^[1]​

Eponimia

• El cráter lunar Gamow lleva este nombre en su memoria.

Curiosidades

• Gámov era un hombre imponente, de 1,90 m de altura y 102 kg pero era conocido por su particular sentido del humor. Una vez fue descrito como «el único científico de Estados Unidos con verdadero sentido del humor» por un reportero.
• El edificio más alto del campus principal de la Universidad de Colorado-Boulder se llama «Gamow Tower» en su honor.
• El trabajo de la cosmogénesis con Ralph Alpher fue publicado como la teoría de Alpher-Bethe-Gamow (Gámov había agregado el nombre de Hans Bethe sin su permiso para hacer un retruécano con las primeras tres letras del alfabeto griego, alfa-beta-gamma).

Véase también

• Anexo:Astrónomos y astrofísicos

Referencias

1. Gamow, George (1956). La investigación del átomo. México, DF. 

Bibliografía

• Universos Paralelos, Michio Kaku. (2005). Editorial Atalanta. Gerona, España. ISBN 978-84-935763-3-2.
• Introductory Nuclear Physics, Keneth Krane. (1988). Ed. John Wiley.

Enlaces externos

•   Wikiquote alberga frases célebres de o sobre Gueorgui Gámov.
•   Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Gueorgui Gámov.
• Gamow Books
• «Getting a Bang Out of Gamow»

•   Datos: Q59478
•   Multimedia: George Gamow
•   Citas célebres: George Gamow