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皮埃尔·居里已去世多年。1906年，他被一辆马车撞倒并夺去了生命。随后玛丽开始与保罗·朗之万（就是照片中她旁边的那位）有了关系。朗之万是一位已婚男人，这导致了一桩公开的丑闻。当居里夫人接到了她第二次获得诺贝尔奖的通知时，她被要求不要亲自来斯德哥尔摩领取奖金，因为这会让诺贝尔奖委员会感到尴尬。她没理睬这一要求，并解释说，这个奖是对她的科学成就的奖励，而不是对她个人生活的评价。
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图中前排左起：E.薛定谔、I.约里奥、N.玻尔、A.约飞、M.居里夫人、P.郎之万、O.理查德森、E.卢瑟福、T.德堂德、M.德布罗意L.德布罗意、L.迈特纳、J.查德威克
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建立早期宇宙中普遍存在的条件是很重要的，因为任何核反应的结果几乎完全取决于密度和温度。密度决定了给定体积里的原子数。密度越高，两个原子发生碰撞并聚变的可能性就越大。随着温度的增加，有更多的能量可用，原子运动得也更快，这意味着它们的核更容易发生聚变。正是由于天体物理学家知道太阳内部的温度和密度，他们才能够算定恒星内部会发生哪一种核反应。伽莫夫认为在早期宇宙中也有类似的信息，因此希望能知晓在大爆炸之后不久哪一种核反应能够发生。
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伽莫夫研究大爆炸核合成模型的第一步是假定，极早期宇宙的极端高温会将所有物质都破碎成最基本的物质形式。因此他假设宇宙的初始成分被分离成质子、中子和电子——当时物理学家所知道的最基本的粒子。他称这种混合为“yIem”（发音为“eye-Iem”）——他在韦氏词典中偶然查到的一个词。这个已废弃的中古英语单词的意思是“构成元素的原始物质”。它确切地描述了伽莫夫的滚热的中子、质子和电子汤。单个质子相当于1个氢原子核，加上1个电子，即构成一个完整的氢原子。然而，早期的宇宙是如此之热，能量是如此之多，使得电子快得根本就不从属于任何原子核。除了物质粒子，早期的宇宙还是汹涌的光的海洋。
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从这锅热的、致密的汤出发，伽莫夫试图将时钟慢慢地向前拨，来搞清楚基本粒子是如何开始粘在一起形成我们今天所熟悉的原子核的。最终，他的雄心是要说明这些原子是如何凝聚成恒星和星系，并演变成我们看到的周围的宇宙的。总之，伽莫夫想证明，大爆炸模型可以解释我们是如何走到今天这个地方的。
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不幸的是，当他开始计算可能发生的核反应后，伽莫夫被面前巨大的工作量阻遏住了。他是能应付一组特定条件下发生的核反应的计算，但问题是大爆炸的图景是不断变化的。在某一时刻，宇宙有一组确定的温度、密度和粒子组合，但一秒钟后宇宙已经膨胀了，导致温度变低，密度变小，粒子组合已稍有差别，具体变化由可能已经发生的核反应而定。伽莫夫努力进行着核反应的计算，但进展甚微。他是个伟大的物理学家，但数学计算却是他的弱项，核反应计算超出了他的能力。而且当时计算机还没有得到有效运用，他面临的是一种绝望的困境。
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最终，1945年，伽莫夫得到了他急需的支持——他将一个名叫拉尔夫·阿尔弗的年轻学生招至麾下。阿尔弗当时正努力要在科学界开出一片自己的天地，他的学术生涯始于1937年，当时这位16岁的神童获得了麻省理工学院的奖学金。但不幸的是，在与该学院的校友聊天时，他漫不经心地道出他来自犹太人的家庭，于是奖学金被迅速取消了。这对一个有抱负的少年来说可谓是一个可怕的打击：“我哥告诉我不要将希望看得太高，他是对的。这是一个惨痛的教训。他说认为一个犹太人可以去任何地方是不现实的。”
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阿尔弗能够回到学术轨道的唯一办法就是白天工作，晚上去上乔治·华盛顿大学的夜校。最终他通过这种方式完成了他的学士学位。正是在这期间，伽莫夫遇到了阿尔弗，让他眼前一亮。一种可能是因为阿尔弗的父亲也来自敖德萨——他自己的出生地。伽莫夫承认，阿尔弗是数学天才，对细节看得很准。相比之下，他自己的数学可谓蹩脚而且处理得草率。他立即将阿尔弗招收为他的博士生。
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伽莫夫让阿尔弗去着手解决早期宇宙中的核合成的问题。他给这位学生提供一个起点和关键问题的大致轮廓，这些都是基于他到目前为止所收集到的信息。例如，伽莫夫指出，大爆炸核合成可以限定在一个相对较短的时间和温度窗口内。极早期宇宙是如此之热，能量如此之高，使得质子和中子的运动快到根本无法束缚在一起。不久之后，宇宙开始冷却，核合成开始启动。然而，时间稍稍过去一点点，宇宙的温度便下降到质子和中子不再有足够的能量或速度来启动核反应的地步。总之，核合成只能发生在宇宙温度比万亿度低但高于百万度的区间内。
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核合成窗口的另一个限制是，中子是不稳定的，会衰变为质子，除非它们被束缚在如氦核这样的核内。因此，早期宇宙中的自由中子在消失之前必须先形成原子核。自由中子的半衰期大约为10分钟，这意味着有一半的中子在10分钟内就消失了，剩下的中子在另一个10分钟内又消失一半，等等。因此，原始中子在创生后的1小时后其数量将少于2%，除非中子已与质子反应形成稳定的核。另一方面，存在一种依赖温度的核反应，它们可以生成中子，这个过程将使情形进一步复杂化。由于中子是核合成过程中的重要因素，因此无论是中子的半衰期还是中子的产生率，都是确定大爆炸后核合成持续时间的关键因素。
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注意力集中到核合成这个复杂的时间窗口上之后，伽莫夫和阿尔弗开始估算质子和中子相互作用的可能性。他们的计算中需要输入的另一个复杂因子是中子和质子反应的反应截面。一个粒子的反应截面是指它与其他粒子相互作用的概率有多大。如果两个人站在房间的相对两侧，然后彼此向对方扔小玻璃球，那么两个玻璃球在半空中发生碰撞的可能性非常小。相反，如果他们彼此向对方扔足球，那么两个足球在半道上发生碰撞的可能性就大多了，或至少彼此掠过。因此我们说足球有比玻璃球更大的碰撞截面。在核合成问题上关键的一点是：中子和质子呈现给对方的截面或标靶有多大？
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核粒子的反应截面用“靶恩（barn）”单位来衡量。1靶恩等于10-28平方米。这个词源自于这样一句具有讽刺意味的话：“连谷仓的门都没碰着”。一些词源学家认为这个词最早见于参与曼哈顿计划的物理学家的工作守则[10]，这样即使间谍无意中听到“谷仓”一词也无法知道说的是什么意思。了解截面大小对原子弹制造者来说至关重要，他们当时一直试图搞清楚要形成核爆炸至少需要多少铀。铀的反应截面越大，核相互作用的可能性就越大，保证核爆炸所需的铀燃料就越少。
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对阿尔弗来说重要的是，围绕原子弹项目的秘密在战争后很快得到公开。这意味着正当阿尔弗着手进行他的大爆炸核合成过程的研究时珍贵的截面测量数据被解密。另一个刺激来自美国阿贡国家实验室的科学家，他们一直在探索建设核电站的可能性。他们也发布了关于核反应截面的最新数据，这让阿尔弗很兴奋。
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伽莫夫和阿尔弗花了3年时间来进行计算，对他们的假设进行打磨，他们更新了截面数据，完善了他们的估计。他们的一些最深入的交谈是在一家坐落在宾夕法尼亚大道上的名为“小维也纳”的小酒吧里进行的。在这里喝上一两瓶饮料有时真有助于他们对早期宇宙的理解。这是一段非同寻常的经历。他们将具体的物理应用到以前十分模糊的大爆炸理论上，试图用数学模型来刻画早期宇宙的条件和事件。他们估计了初始条件，并通过运用核物理定律来观察宇宙是如何随时间演化的，以及核合成的过程是如何取得进展的。
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随着逐月过去，阿尔弗越来越确信他可以精确模拟大爆炸之后最初几分钟时氦的形成过程。当他发现他的计算与实际紧密一致时，他的信心得到了增强。阿尔弗估计，在大爆炸核合成阶段的末期，差不多每10个氢核可生成1个氦核，这与天文学家对当今宇宙的观测结果十分吻合。换句话说，大爆炸可以解释我们今天看到的氢氦比。阿尔弗没有认真尝试对其他元素建立模型，但即使是预言的氢和氦的形成与观察到的比例一致这一点本身就已是具有重大意义的成就了。毕竟，这两种元素占了宇宙中所有原子的99.99%。
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几年前，天体物理学家已经能够说明氢变氦是恒星的能源，但是恒星核反应的速度太缓慢，使得恒星核合成过程只可解释已知的氦的一小部分。而阿尔弗通过假设存在大爆炸过程可以解释氦的丰度。这一结果是自哈勃观察和测量星系的红移以来大爆炸模型的第一次重大胜利。
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为了宣布这一突破，伽莫夫和阿尔弗将他们的计算结果和结论写成一篇题为“化学元素的起源”的正式论文提交给《物理评论》杂志。文章定于1948年4月1日出版，也许正是这个日子促使伽莫夫做了一件他已经独自考虑了好几个月的事情——将汉斯·贝特的名字加入到作者名单里。伽莫夫和汉斯·贝特是亲密朋友，贝特以其在恒星核反应领域的工作而闻名，因此伽莫夫想在文章的作者中加入贝特的名字，尽管他并没在这个特殊的研究报告中做出什么贡献。伽莫夫添加这个名字的动机是，读者可以从文章的作者列表上得到一种视觉享受——阿尔弗、贝特和伽莫夫，各人姓氏的首字母按希腊字母排列恰好是aIpha（α），beta（β）和gamma（γ）。
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毫不奇怪，阿尔弗对此不以为然。他担心，列入贝特会削弱国际科学界对他在这项研究中的贡献的认可。阿尔弗的名字已经被伽莫夫这位合作者遮盖得黯然失色，因为阿尔弗只是年轻的博士生而伽莫夫是著名的物理学家，再加上贝特这个更杰出的名字恐怕只会使事情变得于他更为不利。阿尔弗做的工作要比他在这篇作品中分享到的成果多得多，而现在事情看起来他能得到认可的部分还得打折扣。在伽莫夫和阿尔弗就署名权发生不愉快的整个过程中，贝特始终没有意识到阿尔弗的感觉，他也不知道这将是宇宙学历史上最重要的科学论文之一。他只是很高兴能成为伽莫夫的这个小玩笑的一部分。
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直到论文送出发表，贝特的名字依然在列。伽莫夫试图通过安排一个小型庆祝活动庆祝他们的伟大成就来弥补他与他的这位学生之间的嫌隙。伽莫夫带了一瓶君度甜酒走进办公室，酒的标签已改为“YIem”——他为宇宙最初所充斥的原始粒子汤所取的名字。橙色的液体从酒瓶倾入两只酒杯，研究大爆炸的两人一释前嫌。
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虽然伽莫夫现在可以放松一点，但阿尔弗仍有很多工作要做。这项研究是阿尔弗的博士论文项目，因此他必须独立地写出来，给出详细的解释来证明他确实值得这个博士学位。不幸的是，在他开始写作论文不久，他得了严重的流行性腮腺炎。忍受着疼痛和肿胀，阿尔弗只能在床上扶病完成他的论文，他将论文内容口述给他的妻子路易丝。这对夫妇是在乔治·华盛顿大学的夜校认识的，但路易丝学的是心理学而不是物理学，所以她对阿尔弗的研究根本不懂。然而她忠实准确地打出了构成论文核心的深奥的方程。
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阿尔弗的工作还没有完成。接下来，他还得经受一次论文答辩——获得博士学位的最后一道关卡。他必须独自坐在答辩小组的专家们前面，并让他们信服，在大爆炸后的瞬间，氢和氦可能按正确的比例产生。他还想说，可以合理地认为，在这个阶段，其他原子也有机会被创造出来。从本质上讲，他捍卫的是他与伽莫夫合作的结果，但此时他必须完全依靠自己的智慧，无法向他的导师寻求建议。如果他成功了，那么他将被授予博士学位；如果他失败了，那么他这三年算是浪费了。他的论文答辩计划于1948年春季举行。
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这种论文答辩通常是公开进行的，但它通常不像一场体育活动那样对公众那么有吸引力，所以观众往往是朋友、家属和一些对此特别感兴趣的学者。然而这一次，“一位27岁的新手取得了一项重大突破”的消息已经传遍了整个华盛顿，阿尔弗发现自己是要在300多人（包括记者）的听众面前进行答辩。他们聚精会神地听着一系列莫名其妙的问题和阿尔弗给出的更加神秘的回答。在答辩行将结束时，评审专家们充分相信阿尔弗应当被授予博士学位。
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与此同时，记者们特别注意到阿尔弗的一个评论——氢和氦的原初核合成只发生在最初300秒时间内。于是这句话就成了未来几天美国报纸上的头条新闻。1948年4月14日，《华盛顿邮报》宣布，“世界始于最初5分钟”，两天后这家报纸又刊登了一幅漫画，如图78所示。《新闻周刊》则在4月26日发表了同一个故事，但将时间尺度拉长到其他种类原子的创生：“根据这一理论，所有元素都是在一个小时之内创生于一锅原始流体，然后组成我们今天所见的恒星、行星和生命的物质。”事实上，阿尔弗对重于氢和氦的元素谈得很少。
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在接下来的几周，阿尔弗享有了很高的知名度。学术界显示出对他的工作的兴趣，好奇的公众给他发邮件，宗教原教旨主义者为他的灵魂祈祷。然而，聚光灯很快暗了下去，正如他所预料的，他消失在他的杰出的合作作者——伽莫夫和贝特——的阴影里。当物理学家们读了他们的文章后，认为伽莫夫和贝特对这一突破的贡献最大，阿尔弗的名字被忽视。阿尔弗在发展大爆炸模型过程中的至关重要的作用应得到恰当的认可这一点，因出于喜剧效果而添加的贝特的名字而被彻底掐灭了。
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