Идеи Гамова о «ядерных реакциях и происхождении химических элементов», впервые опубликованные в мало известном журнале в штате Огайо в 1935 г., были посвящены в большей степени ядерным реакциям, а не порождаемым ими отношениям распространенности. Судя по всему, в течение нескольких лет его вдохновенный эскиз почти полностью игнорировался, и в некоторых астрофизических кругах о нем вообще ничего не знали. К тому времени Джордж Гамов был более известен в физике, чем в астрофизике, хотя в течение следующего десятилетия эта ситуация быстро поменялась. Георгий Антонович Гамов родился в 1904 г. на Украине, в то время являвшейся частью Российской империи, он учился сначала в Одесском университете, а затем – в Ленинграде, где почерпнул некоторые сведения о релятивистской космологии от Александра Фридмана (о нем мы скажем более подробно в следующей главе в связи с другим вопросом). Для физики и астрофизики Гамов был примерно тем же, чем пчела для садового цветка: из Ленинграда он отправился изучать квантовую теорию в Гёттинген, а с 1928 по 1931 г. переехал в институт Бора в Копенгагене. (Он уже продемонстрировал Бору свой талант физика, предложив в 1928 г. важную новую теорию альфа-распада ядер посредством процесса, который он назвал «туннелирование».) Во время копенгагенского антракта он приехал на какое-то время к Резерфорду в Кембридж, где тот продолжал изучать атомные ядра, одновременно работая в области физики звезд (и распространенности элементов) с Робертом Аткинсоном и польским сотрудником Аткинсона Фрицем Хоутермансом. В итоге, как и многие европейцы его поколения, он обосновался в Америке.

Ценность Гамова была очевидна для тех специалистов из Соединенных Штатов, которые располагали средствами его спасения от все более репрессивного, если не сказать опасного существования в Советском Союзе. Ко времени участия в Сольвеевском конгрессе в Брюсселе в 1933 г. он уже опубликовал (в Оксфорде) хорошо встреченную в прессе монографию по атомной физике. Использовав эту возможность, Гамов вместе с женой покинули родину, и в 1934 г. он получил должность в Университете Джорджа Вашингтона, где провел следующие двадцать лет. Гамов выдвинул условие, чтобы беженец венгерского происхождения Эдуард Теллер, работавший тогда в Биркбекском колледже в Лондоне, был устроен на работу вместе с ним. Он познакомился с Теллером во время своего пребывания у Бора в Копенгагене, и, как оказалось впоследствии, это знакомство оказалось очень полезным для него. Гамов, несомненно, выполнил свое раннее обещание. В 1938 г. он интерпретировал диаграмму ГР звездной эволюции и отношение масса-светимость теории звезд в категориях ядерных реакций. Он организовал конференцию по этой теме, одним из результатов которой стало, в частности, открытие Хансом Альбрехтом Бете CNO-цикла (в том же году, но чуть позже, это открытие независимо совершил Вайцзеккер) – ключевого для понимания механизма выработки энергии в массивных звездах.

В своей огайской статье 1935 г. Гамов набросал множество различных процессов, способных гипотетически происходить в звездах и в результате которых могли бы образовываться и превращаться разные элементы. Он оставил открытым вопрос об относительной значимости каждого из этих процессов и почти ничего не сказал о количественной стороне дела. Он обратил внимание на бомбардировку ядер протонами и последние эксперименты Джона Кокрофта, частично основанные на ранних теориях Гамова. Он отметил эксперименты, осуществленные Энрико Ферми в Риме в 1934 г., в которых тяжелые элементы бомбардировались нейтронами и превращались в более тяжелые изотопы; и, кроме того, он обратил внимание на теорию радиационного захвата медленных нейтронов тяжелыми ядрами, разработанную Хансом Бете. (Нейтроны, как обнаружил Ферми, замедленные прохождением через легкие элементы, становятся очень эффективными при осуществлении ядерных превращений.) Надежда Гамова на то, что ему и его коллегам удастся доказать существование похожих превращений в звездах, была велика, принимая во внимание колоссальные тепловые скорости, вполне достаточные для осуществления искусственных превращений легчайших элементов. На деле, Аткинсон и Хоутерманс уже рассчитали вероятность проникновения протонов с тепловыми скоростями в ядра различных элементов, использовав для этого формулу Гамова для вероятности ядерных превращений при столкновениях. Они показали, что в условиях, существующих внутри звезд, под воздействием бомбардировки протонами могут возникать только самые легкие элементы. Теперь Гамов объяснял, насколько важным может оказаться эффект Ферми, заключающийся в захвате тяжелыми ядрами нейтронов, выбрасываемых из ядер легких элементов, когда последние сталкиваются с протонами. Короче говоря, он высказал предположение, что все эти различные недавно открытые эффекты могут играть определенную роль в формировании элементов внутри звезд.

По мере роста уверенности в том, что звездная энергия зависит от ядерных реакций, запускаемых очень высокими температурами внутри звезд, время жизни звезд опять стало приниматься порядка десяти миллиардов лет. Однако точная природа ядерных реакций внутри звезд и их относительная значимость представляли много концептуальных трудностей, и лишь немногие отваживались на основательное погружение в этот предмет. Нам очень повезло, что те немногие, кто решился на это, были физиками высочайшего класса. Гамов обладал острейшим интуитивным чутьем, и совместно с величайшим вычислителем Эдуардом Теллером они составили великолепную партнерскую пару. Подобным образом, Карл Фридрих фон Вайцзеккер, Лев Ландау, Ханс Бете и Роберт Оппенгеймер были людьми, самостоятельно добившимися карьерного успеха в области ядерной физики. Однако, похоже, что из всей этой компании Вайцзеккер оказался ближе всего к астрофизической традиции.