Biografia e contributi di Niels Bohr

Niels Bohr (1885-1962) era un fisico danese che vinse il premio Nobel per la fisica nel 1922, per le sue ricerche relative alla struttura degli atomi e ai loro livelli di radiazioni. Cresciuto ed educato nelle terre europee, nelle più prestigiose università inglesi, Bohr è stato anche un rinomato ricercatore e curioso di filosofia.

Ha lavorato al fianco di altri rinomati scienziati e premi Nobel, come J.J. Thompson ed Ernest Rutherford, che lo incoraggiarono a continuare la sua ricerca nell'area atomica.

L'interesse di Bohr per la struttura atomica lo portò a spostarsi tra le università per trovarne uno che gli avrebbe fornito lo spazio per sviluppare la sua ricerca secondo i suoi stessi termini.

Niels Bohr partì dalle scoperte fatte da Rutherford per continuare a svilupparle finché non riuscì a stampare la propria impronta.

Bohr arrivò ad avere una famiglia di più di sei figli, fu tutore di altre eminenze scientifiche come Werner Heisenberg e presidente della Royal Danish Academy of Sciences, nonché membro di altre accademie scientifiche in tutto il mondo.

indice

• 1 biografia
  • 1.1 Studi
  • 1.2 Relazione con Ernest Rutherford
  • 1.3 Istituto nordico di fisica teorica
  • 1.4 Scuola di Copenaghen
  • 1.5 Seconda guerra mondiale
  • 1.6 Ritorno a casa e morte
• 2 Contributi e scoperte di Niels Bohr
  • 2.1 Modello e struttura dell'atomo
  • 2.2 Concetti quantistici a livello atomico
  • 2.3 Scoperta del teorema di Bohr-van Leeuwen
  • 2.4 Principio di complementarità
  • 2.5 Interpretazione di Copenhagen
  • 2.6 Struttura della tavola periodica
  • 2.7 Reazioni nucleari
  • 2.8 Spiegazione della fissione nucleare
• 3 riferimenti

biografia

Niels Bohr è nato il 7 ottobre 1885 a Copenaghen, la capitale della Danimarca. Il padre di Niels era cristiano ed era un professore di fisiologia all'Università di Copenaghen.

Da parte sua, la madre di Niels era Ellen Adler, la cui famiglia era economicamente privilegiata, poiché aveva avuto influenza sull'ambiente bancario danese. La situazione familiare di Niels gli ha permesso di accedere a un'educazione considerata privilegiata al momento.

studi

Niels Bohr si interessò di fisica e studiò all'Università di Copenhagen, da cui conseguì un master in fisica nel 1911. In seguito viaggiò in Inghilterra, dove studiò al Cavendish Laboratory dell'Università di Cambridge.

La motivazione principale per lo studio era quella di ricevere la tutela di Joseph John Thomson, chimico di origine inglese che ha ricevuto il Premio Nobel nel 1906 per la scoperta dell'elettrone, in particolare per gli studi che ha fatto su come l'elettricità si muove attraverso i gas .

L'intenzione di Bohr era di tradurre in inglese la sua tesi di dottorato, che era strettamente legata allo studio degli elettroni. Tuttavia, Thomson non ha mostrato alcun interesse per Bohr, motivo per cui quest'ultimo ha deciso di lasciare il suo corso per l'Università di Manchester.

Relazione con Ernest Rutherford

Durante l'Università di Manchester, Niels Bohr ha avuto l'opportunità di condividere con il fisico e chimico inglese Ernest Rutherford. Era stato anche assistente di Thomson e successivamente ha vinto il premio Nobel. Bohr ha imparato molto da Rutherford, specialmente nel campo della radioattività e dei modelli atomici.

Con il passare del tempo, la collaborazione tra entrambi gli scienziati stava crescendo e il loro legame amichevole crebbe. Uno degli eventi in cui entrambi gli scienziati hanno interagito nel campo sperimentale era legato al modello dell'atomo proposto da Rutherford.

Questo modello era vero nel campo concettuale, ma non era possibile concepirlo inquadrandolo nelle leggi della fisica classica. Detto ciò, Bohr osò dire che la ragione di ciò era che le dinamiche degli atomi non erano soggette alle leggi della fisica classica.

Istituto nordico di fisica teorica

Niels Bohr era considerato un uomo timido e introverso, tuttavia una serie di saggi che pubblicò nel 1913 lo rendevano degno di ampio riconoscimento nel campo scientifico, che lo rese un personaggio pubblico riconosciuto. Questi saggi erano legati alla sua concezione della struttura dell'atomo.

Nel 1916 Bohr viaggiò a Copenaghen e lì, nella sua città natale, iniziò a tenere lezioni di fisica teorica all'Università di Copenaghen, sede degli studi in cui era stato formato.

Essendo in quella posizione e grazie alla fama acquisita in precedenza, Bohr ottenne il denaro sufficiente necessario per creare nel 1920 l'Istituto nordico di fisica teorica.

Il fisico danese guidò questo istituto dal 1921 al 1962, anno in cui morì. In seguito, l'istituto cambiò il suo nome e fu chiamato Niels Bohr Institute, in onore del suo fondatore.

Molto presto, questo istituto divenne un riferimento in termini di scoperte più importanti che si stavano facendo all'epoca legate all'atomo e alla sua conformazione.

In breve tempo l'Istituto nordico di fisica teorica era alla pari di altre università con maggiore tradizione nell'area, come le università tedesche di Göttingen e Monaco di Baviera.

Scuola di Copenaghen

Gli anni Venti furono molto importanti per Niels Bohr, poiché in quegli anni emanò due dei principi fondamentali delle sue teorie: il principio di corrispondenza, emanato nel 1923, e il principio di complementarietà, aggiunto nel 1928.

I suddetti principi erano la base su cui la Scuola di Copenaghen della Meccanica Quantistica, chiamata anche interpretazione di Copenaghen, cominciò a formarsi.

Questa scuola trovò negativi in ​​grandi scienziati come Albert Einstein stesso, che dopo aver opposto vari approcci, finì per riconoscere Niels Bohr come uno dei migliori ricercatori scientifici dell'epoca.

D'altra parte, nel 1922 ricevette il Premio Nobel per la Fisica per i suoi esperimenti relativi alla ristrutturazione atomica, e nello stesso anno nacque il suo unico figlio, Aage Niels Bohr, che alla fine si formò nell'istituto presieduto da Niels. Successivamente divenne direttore e, inoltre, nel 1975 ricevette il premio Nobel per la fisica.

Durante gli anni '30 Bohr si stabilì negli Stati Uniti e si concentrò sulla pubblicità del campo della fissione nucleare. Fu in questo contesto che Bohr determinò la caratteristica fissile del plutonio.

Alla fine di quel decennio, nel 1939, Bohr tornò a Copenaghen e ricevette la nomina di presidente della Royal Danish Academy of Sciences.

Seconda Guerra Mondiale

Nel 1940 Niels Bohr era a Copenaghen e, a seguito della seconda guerra mondiale, tre anni dopo fu costretto a fuggire in Svezia insieme alla sua famiglia, perché Bohr aveva origini ebraiche.

Dalla Svezia, Bohr viaggiò negli Stati Uniti. Lì si stabilì e si unì al team collaborativo del Manhattan Project, che produsse la prima bomba atomica. Questo progetto è stato realizzato in un laboratorio di Los Alamos, nel New Mexico, e durante la sua partecipazione a questo progetto Bohr ha cambiato il suo nome in Nicholas Baker.

Ritorno a casa e morte

Alla fine della seconda guerra mondiale, Bohr tornò a Copenaghen, dove ricoprì la carica di direttore dell'Istituto nordico di fisica teorica e sostenne sempre l'applicazione dell'energia atomica con obiettivi utili, cercando sempre efficienza in diversi processi.

Questa inclinazione è dovuta al fatto che Bohr era consapevole del grande danno che poteva essere causato da ciò che scoprì, e allo stesso tempo sapeva che c'era un uso più costruttivo di questo tipo di energia potente. Poi, dagli anni '50, Niels Bohr si dedicò a tenere conferenze incentrate sull'uso pacifico dell'energia atomica.

Come accennato in precedenza, Bohr non ha mancato la portata dell'energia atomica, quindi oltre a sostenere il suo uso corretto, ha anche stabilito che sono i governi a dover garantire che questa energia non sia stata utilizzata in modo distruttivo.

Questa nozione fu presentata nel 1951, in un manifesto firmato da più di un centinaio di ricercatori e scienziati famosi all'epoca.

Come conseguenza di questa azione, e del suo precedente lavoro a favore dell'uso pacifico dell'energia atomica, nel 1957 la Fondazione Ford gli assegnò il premio Atoms for Peace, assegnato a personalità che cercavano di promuovere l'uso positivo di questo tipo di energia.

Niels Bohr morì il 18 novembre 1962 a Copenaghen, sua città natale, a 77 anni.

Contributi e scoperte di Niels Bohr

Modello e struttura dell'atomo

Il modello atomico di Niels Bohr è considerato uno dei suoi più grandi contributi al mondo della fisica e delle scienze in generale. Fu il primo ad esporre l'atomo come nucleo caricato positivamente e circondato da elettroni orbitanti.

Bohr riuscì a scoprire il meccanismo del funzionamento interno di un atomo: gli elettroni sono in grado di orbitare indipendentemente attorno al nucleo. Il numero di elettroni presenti nell'orbita esterna del nucleo determina le proprietà dell'elemento fisico.

Per ottenere questo modello atomico, Bohr applicò la teoria quantistica di Max Planck al modello atomico sviluppato da Rutherford, ottenendo come risultato il modello che gli valse il Premio Nobel. Bohr presentò la struttura atomica come un piccolo sistema solare.

Concetti quantistici a livello atomico

Ciò che ha portato il modello atomico di Bohr a essere considerato rivoluzionario è stato il metodo con cui è stato realizzato: l'applicazione delle teorie della fisica quantistica e la loro interrelazione con i fenomeni atomici.

Con queste applicazioni, Bohr è stato in grado di determinare i movimenti degli elettroni attorno al nucleo atomico, nonché i cambiamenti nelle loro proprietà.

Allo stesso modo, attraverso questi concetti, è stato in grado di ottenere una nozione di come la materia è in grado di assorbire ed emettere luce dalle sue strutture interne più impercettibili.

Scoperta del teorema Bohr-van Leeuwen

Il teorema Bohr-van Leeuwen è un teorema applicato all'area della meccanica. Lavorato per la prima volta da Bohr nel 1911 e poi integrato da van Leeuwen, l'applicazione di questo teorema è riuscita a differenziare la portata della fisica classica dalla fisica quantistica.

Il teorema afferma che la magnetizzazione risultante dall'applicazione della meccanica classica e della meccanica statistica sarà sempre zero. Bohr e van Leeuwen riuscirono a intravedere certi concetti che potevano essere sviluppati solo attraverso la fisica quantistica.

Oggi il teorema di entrambi gli scienziati è applicato con successo in settori quali la fisica del plasma, l'elettromeccanica e l'ingegneria elettrica.

Principio di complementarità

Nella meccanica quantistica, il principio complementarità formulata da Bohr, che rappresenta un approccio teorico e conseguente tenendo gli oggetti sottoposti a processi quantistici hanno poteri complementari non possono essere osservati simultaneamente o calze.

Questo principio di complementarità è nato da un altro postulato sviluppato da Bohr: l'interpretazione di Copenaghen; fondamentale per l'investigazione della meccanica quantistica.

Interpretazione di Copenhagen

Con l'aiuto di scienziati Max Born e Werner Heisenberg, Bohr ha sviluppato questa interpretazione della meccanica quantistica, che ha permesso di chiarire alcuni degli elementi che rendono possibili processi meccanici, così come le loro differenze. Formulato nel 1927, è considerato un'interpretazione tradizionale.

Secondo l'interpretazione di Copenaghen, i sistemi fisici non possiedono proprietà definite prima di essere sottoposti a misurazioni e la meccanica quantistica è solo in grado di predire le probabilità con cui le misurazioni effettuate darebbero risultati certi.

Struttura della tavola periodica

Dalla sua interpretazione del modello atomico, Bohr fu in grado di strutturare in modo più dettagliato la tavola periodica degli elementi esistenti in quel momento.

Era in grado di affermare che le proprietà chimiche e la capacità di legame di un elemento sono strettamente correlate al suo carico di valenze.

I lavori di Bohr applicati alla tavola periodica diedero origine allo sviluppo di un nuovo campo della chimica: la chimica quantistica.

Allo stesso modo, l'elemento noto come Boro (Bohrium, Bh), prende il nome in omaggio da Niels Bohr.

Reazioni nucleari

Usando un modello proposto, Bohr è stato in grado di proporre e stabilire i meccanismi delle reazioni nucleari da un processo a due stadi.

Bombardando le particelle a bassa energia, si forma un nuovo nucleo di bassa stabilità che alla fine emetterà raggi gamma, mentre la sua integrità decade.

Questa scoperta di Bohr fu considerata per molto tempo chiave nell'area scientifica, finché non fu lavorata e migliorata, anni dopo, da uno dei suoi figli, Aage Bohr.

Spiegazione della fissione nucleare

La fissione nucleare è un processo di reazione nucleare mediante il quale il nucleo atomico inizia a dividersi in parti più piccole.

Questo processo è in grado di produrre grandi quantità di protoni e fotoni, rilasciando energia allo stesso tempo e costantemente.

Niels Bohr ha sviluppato un modello che ha permesso di spiegare il processo di fissione nucleare di alcuni elementi. Questo modello consisteva nell'osservare una goccia di liquido che rappresentasse la struttura del nucleo.

Allo stesso modo la struttura integrale di una gocciolina può essere suddiviso in due parti simili, Bohr riusciti a dimostrare che lo stesso può accadere con un nucleo atomico, essendo in grado di generare nuovi processi di formazione o compromissione a livello atomico.

riferimenti

1. Bohr, N. (1955). Uomo e scienza fisica. Theoria: un giornale internazionale per teoria, storia e fondamenti della scienza, 3-8.
2. Lozada, R. S. (2008). Niels Bohr. Legge sull'università, 36-39.
3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Fatti. Estratto da Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Una rigorosa dimostrazione del teorema di Bohr-van Leeuwen nel limite semiclassico. RMP, 50.
5. The Editors of Encyclopædia Britannica. (17 novembre 2016). Modello a nucleo composto. Estratto dall'enciclopedia Britannica: britannica.com.