NIELS BOHR: BIOGRAFIA I WKŁAD - NAUKA - 2026

Niels Bohr (1885-1962) był duńskim fizykiem, który w 1922 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za badania związane ze strukturą atomów i poziomem ich promieniowania. Wychowany i wykształcony na ziemiach europejskich, na najbardziej prestiżowych angielskich uniwersytetach, Bohr był także uznanym badaczem i ciekawym filozofii.

Współpracował z innymi uznanymi naukowcami i laureatami Nagrody Nobla, takimi jak JJ Thompson i Ernest Rutherford, którzy zachęcali go do kontynuowania badań w dziedzinie atomistyki.

Zainteresowanie Bohra strukturą atomową skłoniło go do przemieszczania się między uniwersytetami w celu znalezienia takiego, który dałby mu przestrzeń do rozwijania jego badań na własnych warunkach.

Niels Bohr rozpoczął od odkryć dokonanych przez Rutherforda i rozwijał je, aż mógł nadać im swój własny ślad.

Bohr przyszedł, aby mieć rodzinę składającą się z ponad sześciorga dzieci, był wychowawcą innych wybitnych naukowców, takich jak Werner Heisenberg i prezes Królewskiej Duńskiej Akademii Nauk, a także członkiem innych akademii naukowych na całym świecie.

Biografia

Niels Bohr urodził się 7 października 1885 roku w Kopenhadze, stolicy Danii. Ojciec Nielsa nazywał się Christian i był profesorem fizjologii na Uniwersytecie w Kopenhadze.

Z kolei matką Nielsa była Ellen Adler, której rodzina była uprzywilejowana ekonomicznie, mająca wpływ na duńskie środowisko bankowe. Sytuacja rodzinna Nielsa pozwoliła mu na dostęp do edukacji uważanej wówczas za uprzywilejowaną.

Studia

Niels Bohr zainteresował się fizyką i studiował ją na Uniwersytecie w Kopenhadze, na którym uzyskał tytuł magistra fizyki w 1911 r. Później wyjechał do Anglii, gdzie studiował w Cavendish Laboratory na Uniwersytecie w Cambridge.

Główną motywacją do studiowania tam była opieka Josepha Johna Thomsona, chemika pochodzenia angielskiego, który otrzymał Nagrodę Nobla w 1906 roku za odkrycie elektronu, szczególnie za badania, które przeprowadził na temat przemieszczania się elektryczności przez gazy. .

Intencją Bohra było przetłumaczenie jego pracy doktorskiej na język angielski, co było ściśle związane z nauką o elektronach. Jednak Thomson nie okazał prawdziwego zainteresowania Bohrem, dlatego ten ostatni zdecydował się tam wyjechać i obrać kurs na University of Manchester.

Relacje z Ernestem Rutherfordem

Na Uniwersytecie w Manchesterze Niels Bohr miał okazję podzielić się z brytyjskim fizykiem i chemikiem Ernestem Rutherfordem. Był także asystentem Thomsona, a później zdobył Nagrodę Nobla. Bohr wiele się nauczył od Rutherforda, zwłaszcza w dziedzinie radioaktywności i modeli atomu.

Z biegiem czasu współpraca między dwoma naukowcami rosła, a ich przyjaźń rosła. Jedno z wydarzeń, w których obaj naukowcy współdziałali na polu eksperymentalnym, było związane z modelem atomu zaproponowanym przez Rutherforda.

Model ten był prawdziwy w polu pojęciowym, ale nie można go było wyobrazić sobie poprzez ujęcie go w prawach fizyki klasycznej. Biorąc to pod uwagę, Bohr ośmielił się powiedzieć, że powodem tego było to, że dynamika atomów nie podlegała prawom fizyki klasycznej.

Nordic Institute for Theoretical Physics

Niels Bohr był uważany za nieśmiałego i zamkniętego w sobie człowieka, jednak seria esejów, które opublikował w 1913 roku, przyniosła mu szerokie uznanie w dziedzinie nauki, co uczyniło go uznaną osobą publiczną. Te eseje dotyczyły jego koncepcji budowy atomu.

W 1916 roku Bohr udał się do Kopenhagi i tam, w swoim rodzinnym mieście, zaczął wykładać fizykę teoretyczną na Uniwersytecie w Kopenhadze, gdzie studiował.

Znajdując się na takiej pozycji i dzięki zdobytej wcześniej sławie, Bohr uzyskał wystarczające pieniądze, które były niezbędne do stworzenia w 1920 roku Nordic Institute of Theoretical Physics.

Duński fizyk kierował tym instytutem od 1921 do 1962 roku, w którym zmarł. Później instytut zmienił nazwę i na cześć założyciela został nazwany Instytutem Nielsa Bohra.

Wkrótce instytut ten stał się punktem odniesienia w zakresie najważniejszych odkryć, jakich dokonano w tym czasie, dotyczących atomu i jego konformacji.

W krótkim czasie Nordycki Instytut Fizyki Teoretycznej zrównał się z innymi uniwersytetami o większej tradycji w tym regionie, takimi jak niemieckie uniwersytety w Getyndze i Monachium.

Szkoła Kopenhaska

Lata dwudzieste XX wieku były bardzo ważne dla Nielsa Bohra, ponieważ w tych latach wydał dwie z podstawowych zasad swoich teorii: zasadę korespondencji, wydaną w 1923 r., Oraz zasadę komplementarności, dodaną w 1928 r.

Powyższe zasady były podstawą, na której zaczęła się formować Kopenhaska Szkoła mechaniki kwantowej, zwana też Kopenhaską Interpretacją.

Szkoła ta znalazła przeciwników w wielkich naukowcach, takich jak sam Albert Einstein, który po sprzeciwie wobec różnych podejść ostatecznie uznał Nielsa Bohra za jednego z najlepszych naukowców tamtych czasów.

Z drugiej strony w 1922 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za eksperymenty związane z atomową restrukturyzacją iw tym samym roku urodził się jego jedyny syn, Aage Niels Bohr, który ostatecznie studiował w instytucie, któremu przewodniczył Niels. Później został jej dyrektorem, a ponadto w 1975 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

W latach trzydziestych Bohr osiedlił się w Stanach Zjednoczonych i skupił się na publikowaniu informacji na temat rozszczepienia jądrowego. W tym kontekście Bohr określił rozszczepialną charakterystykę plutonu.

Pod koniec tej dekady, w 1939 roku, Bohr wrócił do Kopenhagi i otrzymał nominację na prezesa Królewskiej Duńskiej Akademii Nauk.

Druga wojna światowa

W 1940 roku Niels Bohr przebywał w Kopenhadze i trzy lata później w wyniku II wojny światowej został zmuszony do ucieczki do Szwecji wraz z rodziną, ponieważ Bohr miał żydowskie pochodzenie.

Ze Szwecji Bohr udał się do Stanów Zjednoczonych. Tam osiadł i dołączył do zespołu współpracującego przy Projekcie Manhattan, który wyprodukował pierwszą bombę atomową. Projekt ten został zrealizowany w laboratorium znajdującym się w Los Alamos w Nowym Meksyku, a podczas udziału we wspomnianym projekcie Bohr zmienił nazwisko na Nicholas Baker.

Powrót do domu i śmierć

Pod koniec drugiej wojny światowej Bohr wrócił do Kopenhagi, gdzie ponownie został dyrektorem Nordic Institute for Theoretical Physics i zawsze opowiadał się za zastosowaniem energii atomowej w pożytecznych celach, zawsze szukając wydajności w różnych procesach.

Ta skłonność wynika z faktu, że Bohr był świadomy wielkich szkód, jakie może wyrządzić to, co odkrył, a jednocześnie wiedział, że istnieje bardziej konstruktywna użyteczność dla tego typu bardzo potężnej energii. Tak więc od lat pięćdziesiątych Niels Bohr poświęcił się prowadzeniu konferencji poświęconych pokojowemu wykorzystaniu energii atomowej.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, Bohr nie przeoczył wielkości energii atomowej, więc oprócz opowiadania się za jej właściwym wykorzystaniem, zastrzegł również, że to rządy powinny zapewnić, aby energia ta nie była wykorzystywana w sposób destrukcyjny.

Pojęcie to zostało wprowadzone w 1951 r. W manifeście podpisanym przez ponad stu uznanych wówczas badaczy i naukowców.

W konsekwencji tej akcji i jego wcześniejszej pracy na rzecz pokojowego wykorzystania energii atomowej w 1957 roku Fundacja Forda przyznała mu nagrodę Atoms for Peace, przyznawaną osobistościom, które starały się promować pozytywne wykorzystanie tego typu energii.

Niels Bohr zmarł 18 listopada 1962 r. W swoim rodzinnym mieście Kopenhadze w wieku 77 lat.

Składki i odkrycia Nielsa Bohra

Bohr i Albert Einstein

Model i budowa atomu

Model atomowy Nielsa Bohra jest uważany za jeden z jego największych wkładów w świat fizyki i nauki w ogóle. Był pierwszym, który pokazał atom jako dodatnio naładowane jądro otoczone przez orbitujące elektrony.

Bohrowi udało się odkryć wewnętrzny mechanizm działania atomu: elektrony mogą niezależnie orbitować wokół jądra. Liczba elektronów obecnych na zewnętrznej orbicie jądra determinuje właściwości pierwiastka fizycznego.

Aby uzyskać ten model atomowy, Bohr zastosował teorię kwantową Maxa Plancka do modelu atomowego opracowanego przez Rutherforda, uzyskując w rezultacie model, za który otrzymał Nagrodę Nobla. Bohr przedstawił strukturę atomu jako mały układ słoneczny.

Pojęcia kwantowe na poziomie atomowym

To, co sprawiło, że model atomowy Bohra został uznany za rewolucyjny, to metoda, którą zastosował, aby go osiągnąć: zastosowanie teorii fizyki kwantowej i ich wzajemne powiązania ze zjawiskami atomowymi.

Dzięki tym zastosowaniom Bohr był w stanie określić ruchy elektronów wokół jądra atomowego, a także zmiany ich właściwości.

W ten sam sposób, dzięki tym koncepcjom, był w stanie uzyskać wyobrażenie o tym, jak materia jest w stanie pochłaniać i emitować światło z jej najbardziej niedostrzegalnych struktur wewnętrznych.

Odkrycie twierdzenia Bohra-van Leeuwena

Twierdzenie Bohra-van Leeuwena jest twierdzeniem stosowanym w dziedzinie mechaniki. Opracowane najpierw przez Bohra w 1911 r., A później uzupełnione przez van Leeuwena, zastosowanie tego twierdzenia pozwoliło odróżnić zakres fizyki klasycznej od fizyki kwantowej.

Twierdzenie głosi, że namagnesowanie wynikające z zastosowania mechaniki klasycznej i mechaniki statystycznej będzie zawsze wynosić zero. Bohr i van Leeuwen zdołali dostrzec pewne koncepcje, które można było rozwinąć jedynie za pomocą fizyki kwantowej.

Dziś twierdzenie obu naukowców jest z powodzeniem stosowane w takich dziedzinach, jak fizyka plazmy, elektromechanika i elektrotechnika.

Zasada komplementarności

W mechanice kwantowej zasada komplementarności sformułowana przez Bohra, która reprezentuje podejście teoretyczne i wynikowe, utrzymuje, że obiekty poddane procesom kwantowym mają uzupełniające się atrybuty, których nie można obserwować ani mierzyć jednocześnie.

Ta zasada komplementarności rodzi się z innego postulatu wysuniętego przez Bohra: interpretacji kopenhaskiej; fundamentalne dla badań mechaniki kwantowej.

Interpretacja kopenhaska

Z pomocą naukowców Maxa Borna i Wernera Heisenberga Niels Bohr opracował tę interpretację mechaniki kwantowej, która umożliwiła wyjaśnienie niektórych elementów umożliwiających procesy mechaniczne, a także ich różnic. Sformułowana w 1927 r. Uważana jest za interpretację tradycyjną.

Zgodnie z interpretacją kopenhaską układy fizyczne nie mają określonych właściwości, zanim zostaną poddane pomiarom, a mechanika kwantowa jest w stanie jedynie przewidzieć prawdopodobieństwo, dzięki któremu wykonane pomiary przyniosą określone wyniki.

Struktura układu okresowego

Dzięki swojej interpretacji modelu atomowego Bohr był w stanie bardziej szczegółowo ustrukturyzować układ okresowy pierwiastków istniejących w tym czasie.

Był w stanie stwierdzić, że właściwości chemiczne i zdolność wiązania pierwiastka są ściśle związane z jego ładunkiem walencyjnym.

Praca Bohra zastosowana do układu okresowego doprowadziła do rozwoju nowej dziedziny chemii: chemii kwantowej.

Podobnie, element znany jako Bor (Bohrium, Bh), otrzymał swoją nazwę na cześć Nielsa Bohra.

Reakcje jądrowe

Korzystając z zaproponowanego modelu, Bohr był w stanie zaproponować i ustalić mechanizmy reakcji jądrowych w procesie dwuetapowym.

Bombardując cząstki o niskiej energii, powstaje nowe jądro o niskiej stabilności, które ostatecznie wyemituje promienie gamma, a jego integralność zanika.

To odkrycie Bohra było przez długi czas uważane za kluczowe w dziedzinie nauki, dopóki nie zostało opracowane i ulepszone po latach przez jednego z jego synów, Aage Bohra.

Wyjaśnienie rozszczepienia jądrowego

Rozszczepienie jądra atomowego to proces reakcji jądrowej, w którym jądro atomowe zaczyna się dzielić na mniejsze części.

Proces ten jest w stanie wytworzyć duże ilości protonów i fotonów, jednocześnie uwalniając energię w sposób ciągły.

Niels Bohr opracował model, który pozwolił wyjaśnić proces rozszczepienia jądrowego niektórych pierwiastków. Model ten polegał na obserwacji kropli cieczy, która miałaby reprezentować strukturę jądra.

W ten sam sposób, w jaki integralną strukturę kropli można podzielić na dwie podobne części, Bohrowi udało się wykazać, że to samo może się zdarzyć z jądrem atomowym, zdolnym do generowania nowych procesów tworzenia lub degradacji na poziomie atomowym.

Bibliografia

1. Bohr, N. (1955). Człowiek i nauki fizyczne. Theoria: An International Journal for Theory, History and Foundations of Science, 3-8.
2. Lozada, RS (2008). Niels Bohr. Ustawa o Uniwersytecie, 36–39.
3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Fakty. Pobrane z Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Rygorystyczny dowód twierdzenia Bohra-van Leeuwena w półklasycznej granicy. RMP, 50.
5. Redaktorzy Encyclopædia Britannica. (17 listopada 2016). Model jądra złożonego. Pobrane z Encyclopedia Britannica: britannica.com.