Biografia e contributi di Niels Bohr

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Sherman Hoover

Niels Bohr (1885-1962) è stato un fisico danese che ha vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 1922, per le sue ricerche relative alla struttura degli atomi e ai loro livelli di radiazione. Cresciuto e istruito nei paesi europei, 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 scorrere tra le università finché non ne trovò una che gli avrebbe dato lo spazio per sviluppare la sua ricerca alle sue condizioni..

Niels Bohr è partito dalle scoperte fatte da Rutherford per continuare a svilupparle fino a quando non ha potuto stampare la propria impronta su di esse..

Bohr ebbe una famiglia di più di sei figli, fu tutor 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 articolo

  • 1 Biografia
    • 1.1 Studi
    • 1.2 Rapporti con Ernest Rutherford
    • 1.3 Istituto nordico di fisica teorica
    • 1.4 Scuola di Copenhagen
    • 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 Copenaghen
    • 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 si chiamava Christian ed era 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 influenza nell'ambiente bancario danese. La situazione familiare di Niels gli consentì di avere accesso a un'istruzione considerata all'epoca privilegiata.

Studi

Niels Bohr si interessò alla fisica e la studiò all'Università di Copenaghen, dalla quale ottenne un master in fisica nel 1911. Successivamente si recò in Inghilterra, dove studiò al Cavendish Laboratory dell'Università di Cambridge.

La motivazione principale per studiare lì era quella di ricevere la tutela di Joseph John Thomson, un chimico di origine inglese che ricevette il Premio Nobel nel 1906 per la scoperta dell'elettrone, in particolare per i suoi studi su come l'elettricità si muove attraverso i gas.

L'intenzione di Bohr era quella di tradurre in inglese la sua tesi di dottorato, che era appunto relativa allo studio degli elettroni. Tuttavia, Thomson non ha mostrato alcun reale interesse per Bohr, motivo per cui quest'ultimo ha deciso di andarsene e impostare il suo corso per l'Università di Manchester.

Parente con Ernest Rutherford

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

Con il passare del tempo, la collaborazione tra i due scienziati è cresciuta e il loro legame amichevole è cresciuto. Uno degli eventi in cui entrambi gli scienziati hanno interagito in campo sperimentale è stato relativo al modello dell'atomo proposto da Rutherford.

Questo modello era vero nella sfera concettuale, ma non era possibile concepirlo inquadrandolo nelle leggi della fisica classica. Detto questo, Bohr ha osato dire che la ragione di ciò era che la dinamica degli atomi non era soggetta 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 gli valse un ampio riconoscimento in campo scientifico, che lo rese un personaggio pubblico riconosciuto. Questi saggi erano legati alla sua concezione della struttura dell'atomo.

Nel 1916 Bohr si recò a Copenaghen e lì, nella sua città natale, iniziò a insegnare fisica teorica all'Università di Copenaghen, dove studiò..

Essendo in quella posizione e grazie alla fama che aveva precedentemente acquisito, Bohr raccolse abbastanza soldi che erano necessari per creare nel 1920 l'Istituto Nordico di Fisica Teorica.

Il fisico danese diresse questo istituto dal 1921 al 1962, anno in cui morì. Successivamente, l'istituto ha cambiato il suo nome in Niels Bohr Institute, in onore del suo fondatore.. 

Ben presto questo istituto divenne un punto di riferimento per quanto riguarda le scoperte più importanti che si facevano all'epoca relative all'atomo e alla sua conformazione.

In breve tempo, l'Istituto Nordico di Fisica Teorica fu alla pari con altre università con una maggiore tradizione nella zona, come le università tedesche di Gottinga e Monaco di Baviera..

Scuola di Copenaghen

Gli anni '20 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 complementarità, aggiunto nel 1928..

I suddetti principi furono la base su cui iniziò a formarsi la Scuola di meccanica quantistica di Copenaghen, chiamata anche Interpretazione di Copenaghen..

Questa scuola trovò avversari in grandi scienziati come lo stesso Albert Einstein, che dopo l'opposizione a 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 presso l'istituto presieduto da Niels. In seguito ne divenne il 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 che aveva il 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 si è recato negli Stati Uniti. Lì si stabilì e si unì al team di collaborazione per il Progetto Manhattan, che produsse la prima bomba atomica. Questo progetto è stato realizzato in un laboratorio la cui sede era Los Alamos, nel New Mexico, e durante la sua partecipazione a detto 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 divenne nuovamente direttore dell'Istituto nordico di fisica teorica e sostenne sempre l'applicazione dell'energia atomica con obiettivi utili, cercando sempre l'efficienza in diversi processi..

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

Come accennato in precedenza, Bohr non ha perso la grandezza dell'energia atomica, quindi oltre a sostenere il suo uso corretto, ha anche stabilito che fossero i governi a garantire che questa energia non fosse utilizzata in modo distruttivo..

Questa nozione fu presentata nel 1951, in un manifesto firmato da più di cento rinomati ricercatori e scienziati dell'epoca..

In conseguenza di questa azione, e del suo precedente lavoro a favore dell'uso pacifico dell'energia atomica, nel 1957 la Fondazione Ford gli conferì 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, all'età di 77 anni..

Contributi e scoperte di Niels Bohr

Bohr e Albert Einstein

Modello e struttura dell'atomo

Il modello atomico di Niels Bohr è considerato uno dei suoi maggiori contributi al mondo della fisica e della scienza in generale. Fu il primo a mostrare l'atomo come un nucleo caricato positivamente circondato da elettroni orbitanti..

Bohr è riuscito a scoprire il meccanismo di 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 ha applicato la teoria quantistica di Max Planck al modello atomico sviluppato da Rutherford, ottenendo di conseguenza il modello che gli è valso il Premio Nobel. Bohr ha presentato 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 utilizzato per ottenerlo: 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 riuscito ad ottenere una nozione di come la materia sia in grado di assorbire ed emettere luce dalle sue strutture interne più impercettibili..

Scoperta del teorema di Bohr-van Leeuwen

Il teorema di Bohr-van Leeuwen è un teorema applicato all'area della meccanica. Lavorato prima da Bohr nel 1911 e successivamente integrato da van Leeuwen, l'applicazione di questo teorema è riuscita a differenziare l'ambito della fisica classica rispetto alla 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 sono riusciti a intravedere alcuni concetti che potevano essere sviluppati solo attraverso la fisica quantistica.

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

Principio di complementarità

All'interno della meccanica quantistica, il principio di complementarità formulato da Bohr, che rappresenta un approccio teorico e risultante allo stesso tempo, sostiene che gli oggetti soggetti a processi quantistici hanno attribuzioni complementari che non possono essere osservate o misurate simultaneamente..

Questo principio di complementarità nasce da un altro postulato sviluppato da Bohr: l'interpretazione di Copenhagen; fondamentale per la ricerca in meccanica quantistica.

Interpretazione di Copenaghen

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

Secondo l'interpretazione di Copenhagen, i sistemi fisici non hanno proprietà definite prima di essere sottoposti a misurazioni e la meccanica quantistica è solo in grado di prevedere le probabilità con cui le misurazioni effettuate produrranno determinati risultati..

Struttura della tavola periodica

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

È stato in grado di affermare che le proprietà chimiche e la capacità di legame di un elemento sono strettamente correlate alla sua carica di valenze.

Il lavoro di Bohr applicato alla tavola periodica portò allo sviluppo di un nuovo campo della chimica: la chimica quantistica.

Allo stesso modo, l'elemento noto come Boron (Bohrium, Bh), riceve il suo nome in omaggio a Niels Bohr.

Reazioni nucleari

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

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

Questa scoperta di Bohr è stata considerata fondamentale nell'area scientifica per molto tempo, fino a quando non è stata elaborata e migliorata, anni dopo, da uno dei suoi figli, Aage Bohr..

Spiegazione della fissione nucleare

La fissione nucleare è un processo di reazione nucleare in base al 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 contemporaneamente 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 avrebbe rappresentato la struttura del nucleo..

Allo stesso modo in cui la struttura integrale di una goccia può essere separata in due parti simili, Bohr è riuscito a dimostrare che lo stesso può accadere con un nucleo atomico, essendo in grado di generare nuovi processi di formazione o deterioramento a livello atomico..

Riferimenti

  1. Bohr, N. (1955). Uomo e scienza fisica. Theoria: An International Journal for Theory, History and Foundations of Science, 3-8.
  2. Lozada, R. S. (2008). Niels Bohr. Atto universitario, 36-39.
  3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Fatti. Estratto da Nobelprize.org: nobelprize.org
  4. Savoie, B. (2014). Una dimostrazione rigorosa del teorema di Bohr-van Leeuwen nel limite semiclassico. RMP, cinquanta.
  5. The Editors of Encyclopædia Britannica. (17 novembre 2016). Modello a nucleo composto. Estratto dall'Enciclopedia Britannica: britannica.com.

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