Gamow

George Gamow est un physicien et cosmologiste né le 4 mars 1904  à Odessa en Ukraine (alors dans l'Empire Russe), mort  le 19 août 1968 à Boulder, dans le Colorado, aux États-Unis. Il est l'auteur de plusieurs contributions importantes à la cosmologie, notamment dans le cadre de la théorie du big bang et de la nucléosynthèse primordiale.

George Gamow (1904-1968).

Gamow a étudié la physique d'abord à l'Institut de physique et de mathématiques d'Odessa (1922-1923) , puis, de 1923 à 1929, à l'Université de Leningrad (auj. Saint-Petersbourg) en Russie, où il a été un temps l'élève d'Alexander Friedmann. 

Théorie de la désintégration alpha. Modèle du noyau atomique. 
En 1928, Gamow, qui séjourne alors à Göttingen, en Allemagne, a développé une théorie quantique de la désintégration alpha (processus par lequel les noyaux atomiques émettent des particules alpha) (G. Gamow, Zur Quantumtheorie des Atomkernes, Zeitschrift für Physik, 51, 204, 1928; Quantum theory of nuclear disintegration, Nature, 122, 805, 1928). Cette théorie, dont un analogue était alors développé indépendamment par W. Gurney et Edward Condon (Waves mechanics and radioactive disintegration, Nature 122, 439,  1928), introduisait un concept nouveau, l'effet tunnel, capable d'expliquer comment il existait une probabilité non nulle pour qu'une particule puisse traverser la paroi d'un puits de potentiel et s'échapper du noyau atomique. 

Dans le cadre de la préparation de sa thèse de doctorat (1928-1931), Gamow, maintenant  à l'Institut de physique théorique de l'université de Copenhague, travaille aussi sur la structure du noyau atomique et propose pour celui-ci, en même que Bohr, le modèle dit de la goutte liquide, qui permet de comprendre jusqu'à un certain point, à partir des notions de la physique classique, le comportement et les déformations des noyaux lors de collisions. (Ce modèle a ainsi été utile pour comprendre grossièrement des propriétés, telles que l'énergie de liaison entre les nucléons et les tendances générales des isotopes stables). De retour à Leningrad, Gamow, parallèlement à une activité d'enseignant, poursuit ensuite ses recherches au Département de physique de l'Institut du Radium (1931-1933) de cette ville, où il va être l'un des concepteurs du premier cyclotron d'Europe.

Le passage à l'Ouest.
Dès 1931, Gamow et son épouse, la physicienne Lyubov Vokhmintseva, songent à fuir l'URSS. Après l'échec de deux tentatives dans des  condtions rocambolesques, le couple parvient, en 1933, à obtenir l'autorisation de se rendre à la conférence Solvay (rendez-vous des physiciens de l'époque) à Bruxelles. Marie Curie, complice de cette exfiltration, accueillera les Gamow à l'Institut Curie, à Paris. L'année suivante, ils rejoignent les universités de Londres et du Michigan puis celle de Washington (DC), où George Gamow va conserver un poste de professeur jusqu'en 1956. Après cela, le reste de sa carrière se déroulera  à l'université de Boulder (Colorado). 

Le modèle du big bang.
Dans les années 1940, Gamow travaille sur la modélisation mathématique de le processus d'expansion de l'univers contribuant par là à établir la base théorique de la théorie du big bang selon laquelle l'univers a commencé dans un  état extrêmement dense et chaud, et s'est ensuite dilaté et refroidi. Gamow a ainsi contribué à l'explication du décalage vers le rouge observé dans les spectres lumineux des galaxies lointaines en montrant que le décalage vers le rouge pouvait être interprété comme une conséquence de l'expansion de l'univers. 

George Gamow est également le premier a comprendre alors que les éléments chimiques présents dans l'univers (du moins certains d'entre eux) pourraient avoir été formés par des réactions nucléaires permises lors de cette phase chaude et dense de l'histoire cosmique. Gamow publie en 1948 avec son étudiant  Ralph Alpher un article célèbre (auquel il a ajouté facétieusement la signature de Hans Bethe, pour composer la suite alphabétique abg) dans lequel sont développés dans les principes de la nucléosynthèse primordiale (formation des éléments légers dans les premières minutes de l'expansion de l'univers).

Dans un autre article paru aussi en 1948, cette fois écrit avec Ralph Alpher et Robert Herman, Gamow a été l'un des premiers à prédire l'existence d'un rayonnement résiduel issu du big bang, connu sous le nom de fond diffus cosmologique. L'article annonce non seulement l'existence de ce rayonnement, mais aussi la possibilité de le détecter comme un rayonnement thermique à 7 K. Leur prédiction sera confirmée en 1963 avec la découverte accidentelle par A. Penzias et R. Wilson d'un rayonnement (à 3 K)  isotrope d'origine cosmique et bientôt compris comme étant fond diffus cosmologique prédit.

Génétique et vulgarisation.
Après la découverte de la structure en double hélice de l'ADN, en 1953, Gamow a aussi fait une incursion dans la problématique du codage génétique. A défaut de produire lui-même de nouveaux résultats, il émettra dans ce domaine quelques idées fécondes, dont les généticiens sauront tirer profit. 

Ajoutons que Gamow a écrit de nombreux ouvrages destinés au grand public, en  particulier avec sa célèbre série Mr Tomkins, commencée en 1938, et les années passées à Boulder seront aussi pour lui des années consacrées à la vulgarisation scientifique.