Os elementos químicos que formam o universo

Os elementos químicos que formam o universo.

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Espero que você já tenha lido minhas apostilas sobre a fissão nuclear e saiba o que é um núcleo e o que são o número de massa (A) e o número atômico (Z). Se não leu, melhor ler agora para entender melhor o que vou contar a seguir. Um elemento químico, como o hidrogênio, o carbono ou o ferro, é identificado por seu número atômico, que diz quantos prótons existem em seu núcleo. A tabela periódica, invenção do incrível russo Mendeleyev, organiza esses elementos por suas características químicas. Elementos além do número atômico 93 não são naturais mas podem ser fabricados em aceleradores.
Dos elementos naturais, só uns poucos são realmente abundantes no universo. A maioria é muito rara. Veja, na figura abaixo, um gráfico da abundância dos elementos no universo. Um gráfico como esse é o resultado de anos e anos de observações, utilizando técnicas variadas e muita criatividade.
Algumas coisas devem ser entendidas nesse gráfico. Primeiro, só são mostradas as abundâncias dos elementos até o número atômico 35. Daí em diante, a quantidade de elementos encontrados na natureza é tão pequena que nem precisa ser mostrada.
E mais: a barra vertical do gráfico está em escala logarítmica. Observe, por exemplo, que o hidrogênio é 10.000 (10⁴) vezes mais abundante que o carbono no universo. Finalmente: a abundância de cada elemento está descrita em relação à abundância do silício. Por exemplo, para cada milhão (10⁶) de átomos de Si, existem 10 milhões (10⁷) átomos de carbono.
O elemento mais abundante é exatamente o mais leve e simples de todos, o hidrogênio (¹H₁), com apenas um próton em seu núcleo. A seguir, vem o hélio (⁴He₂), com 2 prótons e 2 nêutrons no núcleo. Esses dois elementos são tão abundantes que, apesar de serem os mais leves, 98% da massa do universo é feita deles. Desses, 73% são de hidrogênio e 25% de hélio.
O resto é só 2% mas é claro que é muito importante. Afinal, nós somos feitos de carbono, oxigênio, cálcio, ferro etc.
Nas próximas apostilas vamos falar sobre a origem desses elementos. Como veremos, esse assunto está inevitalmente entrelaçado com a origem do próprio universo. Antes, porém, quero comentar sobre uma curiosa mancada cometida pelo grande Albert Einstein, o cara que passeia de bicicleta por essas páginas. Einstein, ao desenvolver uma cosmologia associada a sua teoria da relatividade geral, supôs que o universo era estático, imutável, estando aí como sempre esteve, sem começo nem fim. Desse jeito, o modelo do velho Albert não diferia muito do modelo dos filósofos da antiguidade, como Aristóteles, por exemplo. Se o universo fosse realmente assim, nem faria sentido perguntar como ele surgiu. Com todo o respeito que Einstein merece, essa sua cosmologia foi uma tremenda asneira, como ele próprio depois reconheceu. Quem abriu os olhos de Einstein foi uma observação experimental, feita por Edwin Hubble: o universo não tem nada de estático, mas, está se expandindo. Outros físicos, entre eles George Gamow, raciocinaram: se o universo está se expandindo, um dia ele deve ter sido bem pequeno, talvez apenas um ponto. Foi então que surgiu o famoso modelo do "big bang", que será o assunto de nossa próxima apostila. Como veremos, esse modelo é fundamental para explicar como se formaram os elementos mais leves, como o hidrogênio e o hélio. Veja que coisa interessante: para entender como se formou a coisa mais enorme que existe, o universo, precisamos saber como se formaram as mais minúsculas, como os núcleos dos átomos. E, o mais importante, esses modelos, hoje em dia, deixaram de ser meras especulações e são objeto de observacões experimentais, ciência da melhor estirpe. Vamos até lá.