Niels Bohr Življenjepis in prispevki



Niels Bohr (1885-1962) je bil danski fizik, ki je dobil Nobelovo nagrado za fiziko leta 1922, za svoje raziskave, povezane s strukturo atomov in njihovo stopnjo sevanja. Bohr je bil vzgojen in izobražen v evropskih deželah, na najbolj prestižnih angleških univerzah, bil pa je tudi priznan raziskovalec in radovedna filozofija.

Delal je skupaj z drugimi uglednimi znanstveniki in dobitniki Nobelove nagrade, kot je J.J. Thompson in Ernest Rutherford, ki sta ga spodbudila, da nadaljuje svoje raziskave na atomskem območju.

Bohrovo zanimanje za atomsko strukturo ga je pripeljalo do premika med univerzami, da bi našlo mesto, ki mu je dalo prostor za razvoj svojih raziskav pod lastnimi pogoji..

Niels Bohr je začel z odkritji, ki jih je naredil Rutherford, da bi jih še naprej razvijal, dokler ne natisne lastnega odtisa.

Bohr je dobil družino z več kot šestimi otroki, bil je mentor drugih znanstvenih dosežkov, kot sta Werner Heisenberg in predsednik Kraljeve danske akademije znanosti, kot tudi član drugih znanstvenih akademij po svetu..

Indeks

  • 1 Življenjepis
    • 1.1 Študije
    • 1.2 Odnos z Ernestom Rutherfordom
    • 1.3 Nordijski inštitut za teoretično fiziko
    • 1.4 Københavnska šola
    • 1.5 Druga svetovna vojna
    • 1.6 Vrnitev domov in smrt
  • 2 Prispevki in odkritja Nielsa Bohra
    • 2.1 Model in struktura atoma
    • 2.2 Kvantni koncepti na atomski ravni
    • 2.3 Odkritje izreka Bohra-van Leeuwena
    • 2.4 Načelo dopolnjevanja
    • 2.5 Razlaga Københavna
    • 2.6 Struktura periodnega sistema
    • 2.7 Jedrske reakcije
    • 2.8 Razlaga jedrske fisije
  • 3 Reference

Biografija

Niels Bohr se je rodil 7. oktobra 1885 v Kopenhagnu, glavnem mestu Danske. Nielsov oče je bil imenovan za Christian in je bil profesor fiziologije na Univerzi v Kopenhagnu.

Po drugi strani pa je bila Nielsova mati Ellen Adler, katere družina je bila ekonomsko privilegirana in je imela vpliv v danskem bančnem okolju. Družinski položaj Nielsa mu je omogočil dostop do izobraževanja, ki je bilo takrat privilegirano.

Študije

Niels Bohr se je začel zanimati za fiziko in študiral na Univerzi v Kopenhagnu, kjer je leta 1911 magistriral iz fizike. Kasneje je odpotoval v Anglijo, kjer je študiral na Cavendish Laboratory na Univerzi v Cambridgeu..

Glavni motiv za študij je bil, da je dobil tutorstvo Josepha Johna Thomsona, kemika angleškega izvora, ki je prejel Nobelovo nagrado leta 1906 za odkritje elektrona, posebej za študije, ki jih je opravil o tem, kako se električna energija giblje skozi pline.

Bohrov namen je bil doktorsko disertacijo prevesti v angleščino, ki je bila natančno povezana s preučevanjem elektronov. Vendar pa Thomson ni pokazal pravega zanimanja za Bohra, zato se je slednji odločil, da odide in se usmeril proti Univerzi v Manchestru..

Odnos z Ernestom Rutherfordom

Medtem ko je bil na univerzi v Manchestru, je imel Niels Bohr priložnost deliti z britanskim fizikom in kemikom Ernestom Rutherfordom. Bil je tudi Thomsonov pomočnik in nato dobitnik Nobelove nagrade. Bohr se je veliko naučil iz Rutherfordovega dela, zlasti na področju radioaktivnosti in atomskih modelov.

Sčasoma se je sodelovanje med znanstveniki povečalo in njihova prijateljska vez rasla. Eden od dogodkov, v katerem sta oba znanstvenika sodelovala na eksperimentalnem polju, je bil povezan z modelom atoma, ki ga je predlagal Rutherford.

Ta model je bil resničen na konceptualnem področju, vendar ga ni bilo mogoče zamisliti tako, da bi ga uokviril v zakone klasične fizike. Glede na to se je Bohr upal reči, da je razlog za to, da dinamika atomov ni bila predmet zakonov klasične fizike..

Nordijski inštitut za teoretično fiziko

Niels Bohr je veljal za sramežljivega in introvertiranega človeka, vendar mu je vrsta esejev, objavljenih leta 1913, prinesla široko priznanje na znanstvenem področju, zaradi česar je postal priznana javna osebnost. Ti eseji so bili povezani z njegovim pojmovanjem strukture atoma.

Leta 1916 je Bohr odpotoval v Kopenhagen in tam, v svojem domačem kraju, začel poučevati teoretično fiziko na Univerzi v Kopenhagnu, kjer je bil ustanovljen študij..

Ker je Bohr v tem položaju in zahvaljujoč predhodni slavi, je dobil dovolj denarja, ki je bil potreben, da bi leta 1920 ustvaril Nordijski inštitut za teoretično fiziko..

Danski fizik je vodil ta inštitut od leta 1921 do leta 1962, ko je umrl. Kasneje je inštitut spremenil ime in dobil ime Niels Bohr Institute v čast svojega ustanovitelja. 

Zelo kmalu je ta inštitut postal referenca v smislu najpomembnejših odkritij, ki so nastala v času, povezanem z atomom in njegovo konformacijo..

V kratkem času je bil nordijski inštitut za teoretično fiziko enakovreden drugim univerzam z več tradicije na tem področju, kot so nemške univerze v Göttingenu in Münchnu..

Københavnska šola

Za Nielsa Bohra so bila leta 1920 zelo pomembna, saj je v teh letih izdal dve temeljni načeli svojih teorij: načelo korespondence, izdano leta 1923, in načelo dopolnjevanja, dodano leta 1928.

Omenjena načela so bila osnova, na kateri se je začela oblikovati Kopenhagenska šola kvantne mehanike, imenovana tudi Kopenhagenska interpretacija..

Ta šola je v velikih znanstvenikih, kot je Albert Einstein, našla neugodno, da je po opoziciji pred različnimi razstavami na koncu priznala Nielsu Bohru kot najboljšemu znanstvenemu raziskovalcu tega časa..

Po drugi strani pa je leta 1922 prejel Nobelovo nagrado za fiziko za svoje eksperimente, povezane z atomskim prestrukturiranjem, in istega leta se je rodil njegov edini sin, Aage Niels Bohr, ki je sčasoma treniral na inštitutu pod vodstvom Nielsa. Kasneje je postal njegov direktor, poleg tega pa je leta 1975 prejel Nobelovo nagrado za fiziko.

V 30-ih se je Bohr naselil v Združenih državah in se osredotočil na objavo področja jedrske fisije. V tem kontekstu je Bohr določil fisijsko lastnost plutonija.

Ob koncu tega desetletja, leta 1939, se je Bohr vrnil v København in prejel imenovanje predsednika Kraljevske danske akademije znanosti.

Druga svetovna vojna

Leta 1940 je bil Niels Bohr v Københavnu in zaradi druge svetovne vojne, tri leta kasneje, je bil prisiljen z družino zbežati na Švedsko, ker je imel Bohr židovsko poreklo..

Iz Švedske je Bohr odpotoval v ZDA. Tam se je naselil in se pridružil ekipi za sodelovanje pri projektu Manhattan, ki je izdelal prvo atomsko bombo. Ta projekt je bil izveden v laboratoriju, kjer je bil Los Alamos, v Novi Mehiki, in med sodelovanjem v tem projektu je Bohr preimenoval v Nicholas Baker..

Vrnitev domov in smrt

Ob koncu druge svetovne vojne se je Bohr vrnil v København, kjer je ponovno postal direktor Nordijskega inštituta za teoretično fiziko in vedno zagovarjal uporabo atomske energije s koristnimi cilji, ki so vedno iskali učinkovitost v različnih procesih..

Ta naklon je zato, ker se je Bohr zavedal velike škode, ki bi jo lahko povzročilo odkritje, hkrati pa je vedel, da je za to močno vrsto energije uporabljena bolj konstruktivna uporaba. Nato se je od 50. let prejšnjega stoletja Niels Bohr posvetil predavanjem, osredotočenim na miroljubno uporabo atomske energije.

Kot je bilo že omenjeno, Bohr ni zamudil velikosti atomske energije, zato je poleg zagovarjanja njegove pravilne uporabe tudi določil, da so vlade tiste, ki morajo zagotoviti, da se ta energija ne uporablja na uničujoč način..

Ta pojem je bil predstavljen leta 1951 v manifestu, ki ga je takrat podpisalo več kot sto priznanih raziskovalcev in znanstvenikov.

Zaradi tega dejanja in njegovega prejšnjega dela v korist miroljubne uporabe atomske energije mu je leta 1957 Fundacija Ford podelila nagrado Atomi za mir, ki so jo podelili osebnosti, ki so poskušale spodbujati pozitivno uporabo te vrste energije..

Niels Bohr je umrl 18. novembra 1962, v svojem rodnem mestu v Kopenhagnu, pri 77 letih.

Prispevki in odkritja Nielsa Bohra

Model in struktura atoma

Atomski model Nielsa Bohra velja za enega njegovih največjih prispevkov k svetu fizike in znanosti na splošno. On je bil prvi, ki je atom prikazal kot pozitivno nabito jedro in ga obkrožal elektroni.

Bohru je uspelo odkriti mehanizem notranjega delovanja atoma: elektroni so sposobni neodvisno orbiti okrog jedra. Število elektronov v zunanji orbiti jedra določa lastnosti fizičnega elementa.

Za pridobitev tega atomskega modela je Bohr uporabil kvantno teorijo Maxa Plancka za atomski model, ki ga je razvil Rutherford, s čimer je dobil model, ki mu je prinesel Nobelovo nagrado. Bohr je atomsko strukturo predstavil kot majhen sončni sistem.

Kvantni koncepti na atomski ravni

Kar je Bohrov atomski model pripeljalo do revolucionarne, je bila metoda, ki jo je uporabila za doseganje tega cilja: uporaba teorij kvantne fizike in njihova medsebojna povezanost z atomskimi pojavi..

S temi aplikacijami je Bohr uspel določiti gibanje elektronov okoli atomskega jedra in spremembe njihovih lastnosti.

Na enak način je s temi koncepti uspel dobiti pojem o tem, kako je snov sposobna absorbirati in oddajati svetlobo iz svojih najbolj neopaznih notranjih struktur..

Odkritje izreka Bohr-van Leeuwen

Izrek Bohr-van Leeuwen je izrek, uporabljen na področju mehanike. Prvo delo Bohra leta 1911 in nato dopolnitev van Leeuwen, je uporaba tega izreka uspela razlikovati področje klasične fizike od kvantne fizike..

Izrek pravi, da bo magnetizacija, ki je posledica uporabe klasične mehanike in statistične mehanike, vedno enaka nič. Bohr in van Leeuwen sta si uspela ogledati nekatere koncepte, ki bi jih lahko razvili le s kvantno fiziko.

Danes se izrek obeh znanstvenikov uspešno uporablja na področjih, kot so fizika plazme, elektromehanika in elektrotehnika.

Načelo dopolnjevanja

V kvantni mehaniki načelo dopolnjevanja, ki ga formulira Bohr, ki predstavlja teoretični pristop in hkrati izhaja iz tega, trdi, da imajo predmeti, ki so predmet kvantnih procesov, komplementarne atribucije, ki jih ni mogoče opazovati ali posredovati hkrati..

To načelo dopolnjevanja je nastalo iz drugega postulata, ki ga je razvil Bohr: interpretacija Københavna; temeljnega pomena za raziskovanje kvantne mehanike.

Razlaga Københavna

Niels Bohr je s pomočjo znanstvenikov Maxa Borna in Wernerja Heisenberga razvil to interpretacijo kvantne mehanike, ki je omogočila pojasnitev nekaterih elementov, ki omogočajo mehanske procese in njihove razlike. Formuliran leta 1927, velja za tradicionalno interpretacijo.

V skladu z razlago Kopenhagna fizični sistemi nimajo določenih lastnosti, preden so podvrženi meritvam, in kvantna mehanika lahko samo napove verjetnosti, s katerimi bodo dosežene določene meritve prinesle določene rezultate..

Struktura periodnega sistema

Iz njegove interpretacije atomskega modela je Bohr lahko podrobneje strukturiral periodni sistem elementov, ki so takrat obstajali..

Bil je sposoben potrditi, da so kemijske lastnosti in sposobnost vezave elementa tesno povezane z obremenitvijo valenc.

Dela Bohra, ki so se nanašala na periodni sistem, so segala v razvoj novega področja kemije: kvantna kemija.

Enako je element, znan kot Boro (Bohrium, Bh), dobil ime v spomin Nielsa Bohra..

Jedrske reakcije

Bohr je s predlaganim modelom lahko predlagal in vzpostavil mehanizme jedrskih reakcij iz dvofaznega procesa.

Z bombardiranjem nizkoenergijskih delcev nastane novo jedro z nizko stabilnostjo, ki bo sčasoma oddajalo gama žarke, medtem ko se njegova celovitost razpada..

To odkritje Bohra je dolgo časa veljalo za ključno na znanstvenem področju, dokler ga je leta kasneje delal in izboljševal en od njegovih otrok, Aage Bohr..

Razlaga jedrske fisije

Jedrska fisija je jedrski reakcijski proces, s katerim atomsko jedro začne deliti na manjše dele.

Ta proces je sposoben proizvajati velike količine protonov in fotonov, ki sproščajo energijo ob istem času in nenehno.

Niels Bohr je razvil model, ki je omogočil razlago procesa jedrske fisije nekaterih elementov. Ta model je obsegal opazovanje kapljice tekočine, ki bi predstavljala strukturo jedra.

Na enak način, kot je mogoče celostno strukturo kapljice ločiti na dva podobna dela, je Bohr uspel dokazati, da se lahko enaka stvar zgodi z atomskim jedrom, saj lahko generira nove procese nastajanja ali poslabšanja na atomski ravni..

Reference

  1. Bohr, N. (1955). Človek in fizikalna znanost. Theoria: Mednarodni časopis za teorijo, zgodovino in temelje znanosti, 3-8.
  2. Lozada, R. S. (2008). Niels Bohr. Zakon o univerzi, 36-39.
  3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Dejstva. Vzpostavljeno iz Nobelprize.org: nobelprize.org
  4. Savoie, B. (2014). Strogo dokazovanje izreka Bohra-van Leeuwena v polklasični meji. RMP, 50.
  5. Uredniki enciklopedije Britannica. (17. november 2016). Model sestavljenega jedra. Vzpostavljeno iz Enciklopedije Britannica: britannica.com.