Hace cincuenta años, un físico nuclear estadounidense fue abordado por un astrónomo inglés con una predicción descabellada. Allí, sentado en el despacho de Fowler en el Laboratorio de Radiación de Caltech, un astrónomo inglés alegaba que podía hacer lo que ningún físico nuclear podría hacer. Y lo que era más indignante es que la predicción no se basaba en consideraciones de física nuclear, sino en un argumento del que Fowler, nunca había oído hablar.
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"Yo existo", dijo Hoyle, "por lo tanto el núcleo de carbono-12 deben poseer un nivel de energía en 7.65 megaelectronvolts (MeV)." Hoyle estaba convencido de que los núcleos de los átomos de nuestro cuerpo - el hierro en nuestra sangre, el calcio de nuestros huesos, el oxígeno que llena nuestros pulmones cada vez que respiramos – partieron del núcleo más simple - el hidrógeno - en los hornos de las estrellas.
Pero lo que más asombró a Fowler fue la forma de en la que Hoyle hizo la predicción. Él había predicho el estado de 7,65 MeV de energía del carbono-12 mediante un argumento antrópico: tenía que existir porque, si no, no podría haber seres humanos.
Niveles de energía atómica del carbono
En 1958 publicó su descubrimiento más fundamental, por el que será recordado como uno de los científicos más eminentes del siglo XX. Hasta aquel entonces había un obstáculo en explicar la nucleosíntesis del carbono, es decir, cómo este elemento se había podido formar en el interior de ciertas estrellas hasta ser, incluso, lo bastante abundante como para hacer posible la vida en nuestro planeta. Hoyle predijo teóricamente la existencia de ciertos niveles de energía que los átomos de carbono debían tener. Su predicción se basaba en la necesidad de la presencia de niveles de energía concretos para que este elemento pudiera producirse, a partir de elementos más simples, en reacciones termonucleares en los núcleos de las estrellas.
Su trabajo sobre estas reacciones y sus extensas contribuciones al estudio de las estructuras internas estelares permitieron profundizar en el conocimiento de la nucleosíntesis, es decir, la generación de elementos pesados a partir del hidrógeno y del helio en el interior de las estrellas, permitiendo explicar la formación de elementos más pesados como el carbono, el silicio y el oxígeno. Este descubrimiento fundamental fue realizado en conjunto con el físico norteamericano William Fowler, quien recibió por ello un Premio Nobel de Física en 1983, compartido con Subrahmanyan Chandrasekhar, otro de los grandes astrofísicos que estudiaron el interior de las estrellas.
Fred Hoyle descubrió cómo se efectuaba el salto desde el berilio-8 al carbono-12. El proceso es el siguiente: en principio las reacciones de fusión nuclear producen la partícula llamada deuterón formada por dos protones; al añadirse un tercer protón se forma el núcleo de helio-3, y con un cuarto se forma el núcleo del helio-4 o partícula alfa, una configuración muy estable. La fusión de dos partículas alfa resulta en un núcleo de berilio-8, que es muy inestable y sólo dura como tal 10 − 19 segundos; en principio, la unión del berilio-8 con otra partícula alfa puede producir, a su vez, un núcleo de carbono-12. Pero al ser tan inestable el berilio-8, se espera que la colisión con la partícula alfa rompa su núcleo en vez de ligar las dos partículas.
Si no se produce este paso, la cadena se rompe, no se forma el carbono y, como lejana consecuencia, los seres humanos no podemos estar aquí.
Hoyle trató de resolver este rompecabezas ante la evidencia de que, evidentemente, nosotros existimos. La solución de Hoyle fue realmente sorprendente y elegante por su sencillez: además del estado de energía fundamental del carbono-12 debía existir otro de mayor energía, llamado excitado. Este último estado (predijo Hoyle) debía tener una energía igual a la suma de la del núcleo de berilio más la de la partícula alfa entrante con lo cual, al colisionar los dos elementos, se formaría el núcleo de carbono en estado excitado, pero sin superar el límite de energía para que no se rompa. Rápidamente después el carbono-12 emitiría un fotón y llegaría a su estado normal (estable). Lo notable es que la energía del estado excitado del carbono-12 está afinada hasta un límite asombroso por la naturaleza ya que, si fuera algo mayor, no se formaría el núcleo y, si fuera menor, el núcleo se rompería: en cualquiera de los dos casos la vida, al menos tal y como la conocemos, no se habría producido. El nivel de energía del carbono predicho por Hoyle fue inmediatamente verificado experimentalmente por W. Fowler y colaboradores. Cabe notar que a Fred Hoyle no se lo incluyó en el Premio Nobel mencionado más arriba. http://es.wikipedia.org/wiki/Fred_Hoyle
http://es.wikipedia.org/wiki/William_Alfred_Fowler