Niels Bohr és un físic i personatge públic danès, un dels fundadors de la física moderna. Va ser el fundador i cap de l'Institut de Física Teòrica de Copenhaguen, el fundador de l'escola científica mundial i també membre estranger de l'Acadèmia de Ciències de l'URSS. Aquest article repassarà la història de la vida de Niels Bohr i els seus principals èxits.
Mèrit
El físic danès Bohr Niels va fundar la teoria de l'àtom, que es basa en el model planetari de l'àtom, conceptes quàntics i postulats proposats per ell personalment. A més, Bohr és recordat pel seu important treball sobre la teoria del nucli atòmic, les reaccions nuclears i els metalls. Va ser un dels participants en la creació de la mecànica quàntica. A més dels desenvolupaments en el camp de la física, Bohr posseeix una sèrie de treballs sobre filosofia i ciències naturals. El científic va lluitar activament contra l'amenaça atòmica. El 1922 va rebre el Premi Nobel.
Infància
El futur científic Niels Bohr va néixer a Copenhaguen el 7 d'octubre de 1885. El seu pare, Christian, era professor de fisiologia a una universitat local, i la seva mare, Ellen, provenia d'una família jueva rica. Niels tenia un germà petit, Harald. Els pares van intentar que la infantesa dels seus fills fos feliç i plena d'esdeveniments. positiula influència de la família, i en particular de la mare, va tenir un paper important en el desenvolupament de les seves qualitats espirituals.
Educació
Bohr va rebre la seva educació primària a l'escola Gammelholm. Durant els seus anys escolars, li va agradar el futbol, i més tard l'esquí i la vela. Als vint-i-tres anys, Bohr es va graduar a la Universitat de Copenhaguen, on era considerat un físic investigador extraordinàriament dotat. Pel seu projecte de graduació sobre la determinació de la tensió superficial de l'aigua mitjançant les vibracions d'un raig d'aigua, Niels va rebre una medalla d'or de la Reial Acadèmia Danesa de Ciències. Després d'haver rebut la seva educació, l'aspirant a físic Bor Niels es va quedar per treballar a la universitat. Allà va realitzar una sèrie d'estudis importants. Un d'ells es va dedicar a la teoria electrònica clàssica dels metalls i va ser la base de la tesi doctoral de Bohr.
Pensar fora de la caixa
Un dia, un col·lega de la Universitat de Copenhaguen va demanar ajuda al president de la Royal Academy, Ernest Rutherford. Aquest últim pretenia donar al seu alumne la nota més baixa, quan creia que es mereixia una nota "excel·lent". Les dues parts en la disputa van acordar confiar en l'opinió d'un tercer, un determinat àrbitre, que es va convertir en Rutherford. Segons la pregunta de l'examen, l'estudiant havia d'explicar com es pot utilitzar un baròmetre per determinar l'alçada d'un edifici.
L'alumne va respondre que per a això cal lligar un baròmetre a una corda llarga, pujar amb ell al terrat de l'edifici, baixar-lo a terra i mesurar la longitud de la corda que ha baixat. D'una banda, la resposta va serabsolutament cert i complet, però d' altra banda, tenia poc en comú amb la física. Aleshores, Rutherford va suggerir que l'estudiant tornés a intentar respondre. Li va donar sis minuts i va advertir que la resposta havia d'il·lustrar la comprensió de les lleis físiques. Cinc minuts més tard, després de saber de l'estudiant que estava escollint la millor de diverses solucions, Rutherford li va demanar que respongués abans del previst. Aquesta vegada, l'alumne va proposar pujar al terrat amb un baròmetre, llençar-lo avall, mesurar el temps de la caiguda i, amb una fórmula especial, conèixer l'alçada. Aquesta resposta va satisfer el professor, però ell i Rutherford no podien negar-se el plaer d'escoltar la resta de versions de l'alumne.
El següent mètode es basava en mesurar l'alçada de l'ombra del baròmetre i l'alçada de l'ombra de l'edifici, i després resoldre la proporció. A Rutherford li va agradar aquesta opció i va demanar amb entusiasme a l'estudiant que ress altés els mètodes restants. Llavors l'estudiant li va oferir l'opció més senzilla. Només calia posar el baròmetre contra la paret de l'edifici i fer marques, i després comptar el nombre de marques i multiplicar-les per la longitud del baròmetre. L'estudiant creia que una resposta tan òbvia definitivament no s'havia de passar per alt.
Per no ser considerat un bromista als ulls dels científics, l'estudiant va suggerir l'opció més sofisticada. Després d'haver lligat una corda al baròmetre, va dir, cal balancejar-lo a la base de l'edifici i al seu sostre, mesurant la magnitud de la gravetat. A partir de la diferència entre les dades rebudes, si ho desitja, podeu esbrinar l'alçada. A més, fent balancejar un pèndol sobre una corda des del terrat d'un edifici, es pot determinar l'alçada del període de precessió.
Per fi, un estudiantes va oferir a trobar el gerent de l'edifici i, a canvi d'un meravellós baròmetre, esbrinar-ne l'alçada. Rutherford va preguntar si l'estudiant realment no coneixia la solució generalment acceptada del problema. No va amagar el que sabia, però va reconèixer que estava fart de la imposició de la seva manera de pensar per part dels professors als alumnes, a l'escola i a la universitat, i el seu rebuig a les solucions no estàndard. Com probablement heu endevinat, aquest estudiant era Niels Bohr.
Modança a Anglaterra
Després de treballar a la universitat durant tres anys, Bohr es va traslladar a Anglaterra. El primer any va treballar a Cambridge amb Joseph Thomson, després es va traslladar a Ernest Rutherford a Manchester. El laboratori de Rutherford en aquell moment era considerat el més destacat. Recentment s'hi han fet experiments que van donar lloc al descobriment del model planetari de l'àtom. Més precisament, aleshores el model encara estava en els seus inicis.
Els experiments sobre el pas de partícules alfa a través de la làmina van permetre a Rutherford adonar-se que al centre de l'àtom hi ha un petit nucli carregat, que gairebé no representa tota la massa de l'àtom, i els electrons lleugers es troben al voltant. això. Com que l'àtom és elèctricament neutre, la suma de les càrregues dels electrons ha de ser igual al mòdul de la càrrega del nucli. La conclusió que la càrrega del nucli és múltiple de la càrrega de l'electró va ser fonamental per a aquest estudi, però fins ara no estava clara. En canvi, s'han identificat isòtops: substàncies que tenen les mateixes propietats químiques però masses atòmiques diferents.
Nombre atòmic d'elements. Llei del desplaçament
Traballant al laboratori de Rutherford, Bohr es va adonar que les propietats químiques depenen del nombreelectrons en un àtom, és a dir, a partir de la seva càrrega, no de massa, la qual cosa explica l'existència d'isòtops. Aquest va ser el primer gran assoliment de Bohr en aquest laboratori. Com que la partícula alfa s'uneix a un nucli d'heli amb una càrrega de +2, durant la desintegració alfa (la partícula vola fora del nucli), l'element "fill" de la taula periòdica s'ha de col·locar dues cel·les a l'esquerra que el " mare", i durant la desintegració beta (l'electró surt volant del nucli) - una cèl·lula a la dreta. Així es va formar la “llei dels desplaçaments radioactius”. A més, el físic danès va fer una sèrie de descobriments més importants relacionats amb el model mateix de l'àtom.
Model Rutherford-Bohr
Aquest model també s'anomena planetari, perquè en ell els electrons giren al voltant del nucli, igual que els planetes al voltant del Sol. Aquest model tenia una sèrie de problemes. El fet és que l'àtom que hi havia era catastròficament inestable i va perdre energia en cent milionèsimes de segon. En realitat, això no va passar. El problema que va sorgir semblava insoluble i requeria un enfocament radicalment nou. Aquí és on el físic danès Bor Niels es va demostrar.
Bohr va suggerir que, contràriament a les lleis de l'electrodinàmica i la mecànica, hi ha òrbites en els àtoms que es mouen al llarg de les quals els electrons no irradien. Una òrbita és estable si el moment angular d'un electró situat en ella és igual a la meitat de la constant de Planck. La radiació es produeix, però només en el moment de la transició d'un electró d'una òrbita a una altra. Tota l'energia que s'allibera en aquest cas és emportada pel quàntic de radiació. Aquest quàntic té una energia igual al producte de la freqüència de rotació i la constant de Planck, o la diferència entre la inicial i lal'energia final de l'electró. Així, Bohr va combinar el treball de Rutherford i la idea de quanta, que va ser proposada per Max Planck el 1900. Aquesta unió contradeia totes les disposicions de la teoria tradicional i, al mateix temps, no la rebutjava completament. L'electró es considerava com un punt material que es mou segons les lleis clàssiques de la mecànica, però només es "admeten" aquelles òrbites que compleixen les "condicions de quantificació". En aquestes òrbites, les energies d'un electró són inversament proporcionals als quadrats dels números de l'òrbita.
Derivació de la "regla de freqüència"
Basant-se en la "regla de les freqüències", Bohr va concloure que les freqüències de la radiació són proporcionals a la diferència entre els quadrats inversos dels nombres enters. Anteriorment, aquest patró va ser establert pels espectroscopistes, però no va trobar una explicació teòrica. La teoria de Niels Bohr va permetre explicar l'espectre no només de l'hidrogen (el més simple dels àtoms), sinó també de l'heli, inclòs el ionitzat. El científic va il·lustrar la influència del moviment del nucli i va predir com s'omplen les capes d'electrons, fet que va permetre revelar la naturalesa física de la periodicitat dels elements del sistema de Mendeleiev. Per aquests desenvolupaments, Bohr va rebre el Premi Nobel l'any 1922.
Institut Bohr
Després de completar el treball de Rutherford, el ja reconegut físic Bohr Niels va tornar a la seva terra natal, on va ser convidat el 1916 com a professor a la Universitat de Copenhaguen. Dos anys més tard, es va convertir en membre de la Royal Danish Society (el 1939, el científic la va dirigir).
El 1920, Bohr va fundar l'Institut de Teoriafísica i es va convertir en el seu líder. Les autoritats de Copenhaguen, en reconeixement als mèrits del físic, li van proporcionar l'edifici de la històrica "Casa del Cerveser" per a l'institut. L'Institut va complir totes les expectatives, jugant un paper destacat en el desenvolupament de la física quàntica. Val la pena assenyalar que les qualitats personals de Bohr van tenir un paper decisiu en això. Es va envoltar d'empleats i estudiants talentosos, els límits entre els quals sovint eren invisibles. L'Institut Bohr era internacional, la gent intentava caure-hi des de tot arreu. Entre els personatges famosos de l'escola Bohr hi ha: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler i molts altres.
El científic alemany Werne Heisenberg va visitar Bohr més d'una vegada. En el moment en què es va crear el "principi d'incertesa", Erwin Schrödinger, que era partidari del punt de vista purament ondulatori, va discutir amb Bohr. La base d'una física qualitativament nova del segle XX es va formar a l'antiga casa de cervesa, una de les figures clau en la qual era Niels Bohr.
El model de l'àtom proposat pel científic danès i el seu mentor Rutherford era inconsistent. Unia els postulats de la teoria clàssica i les hipòtesis que la contradiuen clarament. Per eliminar aquestes contradiccions, calia revisar radicalment les principals disposicions de la teoria. Els mèrits directes de Bohr, la seva autoritat en els cercles científics i simplement la influència personal van tenir un paper important en aquesta direcció. El treball de Niels Bohr va demostrar que per obtenir una imatge física del micromón, l'enfocament que s'utilitza amb èxit per al "món de les grans coses" no és adequat, i es va convertir enun dels fundadors d'aquest enfocament. El científic va introduir conceptes com "impacte descontrolat dels procediments de mesura" i "quantitats addicionals".
Teoria quàntica de Copenhaguen
La interpretació probabilística (també conegut com a Copenhaguen) de la teoria quàntica, així com l'estudi de les seves nombroses "paradoxes", s'associa amb el nom del científic danès. Aquí va tenir un paper important la discussió de Bohr amb Albert Einstein, a qui no li agradava la física quàntica de Bohr en una interpretació probabilística. El "principi de correspondència", formulat pel científic danès, va jugar un paper important en la comprensió dels patrons del microcosmos i la seva interacció amb la física clàssica (no quàntica).
Tema nuclear
Començant a estudiar física nuclear amb Rutherford, Bohr va prestar molta atenció als temes nuclears. El 1936 va proposar la teoria del nucli compost, que aviat va donar lloc al model de gota, que va tenir un paper important en l'estudi de la fissió nuclear. En particular, Bohr va predir la fissió espontània dels nuclis d'urani.
Quan els nazis van capturar Dinamarca, el científic va ser portat en secret a Anglaterra, i després a Amèrica, on, juntament amb el seu fill Oge, va treballar en el Projecte Manhattan a Los Alamos. En els anys de la postguerra, Bohr va dedicar molt de temps a les qüestions de control de les armes nuclears i l'ús pacífic dels àtoms. Va participar en la creació del centre d'investigació nuclear a Europa i fins i tot va dirigir les seves idees a l'ONU. A partir del fet que Bohr no es va negar a discutir certs aspectes del "projecte nuclear" amb els físics soviètics, va considerar que era perillós.possessió monopolística d'armes nuclears.
Altres camps de coneixement
A més, Niels Bohr, la biografia del qual s'està acabant, també es va interessar en temes relacionats amb la física, en particular la biologia. També estava interessat en la filosofia de les ciències naturals.
Un destacat científic danès va morir d'un atac de cor el 18 d'octubre de 1962 a Copenhaguen.
Conclusió
Niels Bohr, els descobriments del qual van canviar sens dubte la física, gaudia d'una gran autoritat científica i moral. La comunicació amb ell, fins i tot fugaç, va causar una impressió indeleble en els interlocutors. El discurs i l'escriptura de Bohr van demostrar que va triar acuradament les seves paraules per tal d'il·lustrar els seus pensaments amb la màxima precisió possible. El físic rus Vitaly Ginzburg va dir que Bohr era increïblement delicat i savi.
