Kembali ke garis waktu alam semesta -- sekarang kita memiliki proton dan neutron, perhentian berikutnya dalam perjalanan kita ke atom pertama, adalah momen ketika alam semesta terus mendingn dan mengembang, yang berarti proton dan neutron kehilangan kecepatan.
Dan di sinilah George Gamow memasuki kembali cerita kita.
Pada tahun 1948 Gamow mengirim surat kemudian diterbitkan dalam jurnal ilmiah Physical Review Letters. Surat itu tidak lebih dari satu halaman tetapi, itu tidak memungkiri luasnya wawasan Gamow.
Makalah tersebut menunjukkan bahwa dalam beberapa menit setelah Big Bang, alam semesta mendingin hingga satu miliar derajat, cukup untuk memungkinkan gaya nuklir kuat menempelkan proton ke neutron. Pasangan proton-neutron ini dikenal sebagai deutron dan merupakan pintu gerbang menuju cara baru membangun struktur di alam semesta yang masih bayi.
Bintang seperti Matahari menghasilkan cahaya dalam jumlah besar dengan mengaduk hidrogen menjadi helium melalui proses yang disebut fusi nuklir. Bersama dengan Ralph Alpher, Gamow adalah orang pertama yang mengetahui serangkaian langkah di mana fusi mengubah hidrogen menjadi helium -- dan deutron memainkan peran penting -- karena ketika deutron bergabung dengan proton, deutron menjadi inti atom helium-3. kemudian ketika dua inti helium-3 berfusi, mereka membuat inti atom helium-4, dan dua neutron ekstra.
Di alam semesta modern, reaksi ini hanya dapat terjadi di tempat dengan suhu dan tekanan ekstrem seperti inti bintang. Tapi suhu serupa hadir di selurh alam semesta segera setelah big bang, meski tidak lama. Hanya ada jendela peluang yang sangat pendek untuk terjadinya fusi. Temperatur harus cukup dingin agar deutron terbentuk sejak awal, tetapi masih cukup panas untuk menyatukan semuanya.
Dan jendela itu terbuka kurang dari sedetik setelah big bang dan terbanting sekitar dua puluh menit kemudian ketika suhu alam semesta mendingin. Periode kira-kira dua puluh menit di mana sekitar seperempat massa inti hidrogen alam semesta berubah menjadi inti helium.
Jadi, alam semesta yang baru berusia sekitar 20 menit, ditaburi dengan dua belas inti hidrogen untuk setiap satu inti helium dan satu miliar partikel cahaya untuk setiap inti. Tapi hingga di titik ini, kita masih belum memiliki atom pertama.
Untuk itu kita perlu mengikat elektron di orbit sekitar inti. Dan itu memang akan memakan waktu yang sangat lama.
Elektron bermuatan negatif dan proton membuat inti atom bermuatan positif -- Berlawanan berarti saling menarik -- sehingga gaya elektromagnetik dapat menjerat elektron yang lewat dan menjebaknya di orbit di sekitar nukleus.
Tetapi gaya elektromagnetik seratus kali lebih lemah daripada gaya nuklir kuat -- jadi alam semesta harus mendingin sepenuhnya hingga hanya 4000 derajat agar pertikel melambat, sehingga cukup untuk gaya elektromagnetik melakukan hal tersebut. Dibutuhkan 380.000 tahun ekspansi setelah Big bang hingga alam semesta mencapai titik ini. Kemudian, akhirnya, atom pertama terbentuk.
