Niels Bohr Životopis a príspevky



Niels Bohr (1885-1962) bol dánsky fyzik, ktorý v roku 1922 získal Nobelovu cenu za fyziku za svoj výskum súvisiaci so štruktúrou atómov a ich radiačnou úrovňou. Bohr, vychovaný a vzdelaný v európskych krajinách, bol na najprestížnejších anglických univerzitách aj renomovaným výskumníkom a zvedavcom filozofie..

Pracoval spolu s ďalšími renomovanými vedcami a laureátmi Nobelovej ceny, ako napríklad J.J. Thompson a Ernest Rutherford, ktorí ho povzbudili, aby pokračoval vo svojom výskume v oblasti atómov.

Bohrov záujem o atómovú štruktúru ho priviedol k tomu, aby sa pohyboval medzi univerzitami, aby našiel ten, ktorý mu dal priestor na rozvoj jeho výskumu za vlastných podmienok..

Niels Bohr začal od objavov, ktoré urobil Rutherford, aby ich ďalej rozvíjal, kým si nedokáže vytlačiť svoj vlastný odtlačok.

Bohr prišiel mať rodinu viac ako šiestich detí, bol učiteľom iných vedeckých eminencií ako Werner Heisenberg a prezident Kráľovskej dánskej akadémie vied, ako aj člen iných vedeckých akadémií po celom svete..

index

  • 1 Životopis
    • 1.1 Štúdie
    • 1.2 Vzťah s Ernestom Rutherfordom
    • 1.3 Severský inštitút teoretickej fyziky
    • 1.4 Kodanská škola
    • 1.5 Druhá svetová vojna
    • 1.6 Návrat domov a smrť
  • 2 Príspevky a objavy Nielsa Bohr
    • 2.1 Model a štruktúra atómu
    • 2.2 Kvantové koncepty na atómovej úrovni
    • 2.3 Objav Bohr-van Leeuwenovej vety
    • 2.4 Princíp komplementarity
    • 2.5 Výklad Kodane
    • 2.6 Štruktúra periodickej tabuľky
    • 2.7 Jadrové reakcie
    • 2.8 Vysvetlenie jadrového štiepenia
  • 3 Odkazy

životopis

Niels Bohr sa narodil 7. októbra 1885 v Kodani, hlavnom meste Dánska. Nielsov otec bol menovaný Christianom a bol profesorom fyziológie na Kodanskej univerzite.

Na druhej strane, matka Nielsa bola Ellen Adler, ktorej rodina bola ekonomicky privilegovaná a mala vplyv v dánskom bankovom prostredí. Rodinná situácia Niels mu umožnila mať prístup k vzdelaniu považovanému v tom čase za privilegované.

štúdie

Niels Bohr sa začal zaujímať o fyziku a študoval na Kodanskej univerzite, od roku 1911 získal magisterský titul z fyziky. Následne odcestoval do Anglicka, kde študoval na Cavendish Laboratory University of Cambridge..

Hlavnou motiváciou k štúdiu bolo získať doktorát anglického pôvodu Josepha Johna Thomsona, ktorý v roku 1906 získal Nobelovu cenu za objav elektrónu, konkrétne za štúdie, ktoré robil o tom, ako sa elektrina pohybuje plynom..

Bohr mal v úmysle preložiť jeho dizertačnú prácu do angličtiny, ktorá bola presne spojená so štúdiom elektrónov. Spoločnosť Thomson však v Bohri neprejavila žiaden skutočný záujem, a preto sa táto spoločnosť rozhodla odísť a smerovať na univerzitu v Manchestri.

Vzťah s Ernestom Rutherfordom

Na Univerzite v Manchestri mal Niels Bohr príležitosť podeliť sa s britským fyzikom a chemikom Ernestom Rutherfordom. Bol tiež Thomsonovým asistentom a následne získal Nobelovu cenu. Bohr sa naučil veľa z ruky Rutherforda, najmä v oblasti rádioaktivity a atómových modelov.

S postupom času rástla spolupráca medzi oboma vedcami a rástla ich priateľská väzba. Jedna z udalostí, v ktorej obaja vedci interagovali v experimentálnom poli, sa týkala modelu atómu navrhnutého Rutherfordom.

Tento model bol pravdivý v koncepčnom poli, ale nebolo možné ho chápať tak, že ho zaraďujeme do zákonov klasickej fyziky. Vzhľadom na to sa Bohr odvážil povedať, že dôvodom bolo, že dynamika atómov nepodlieha zákonom klasickej fyziky.

Severský inštitút teoretickej fyziky

Niels Bohr bol považovaný za plachého a introvertného muža, ale séria esejí vydaných v roku 1913 mu získala široké uznanie vo vedeckej oblasti, čo z neho urobilo uznávanú osobnosť. Tieto eseje sa týkali jeho koncepcie štruktúry atómu.

V roku 1916 cestoval Bohr do Kodane a tam, v jeho rodnom meste, začal vyučovať teoretickú fyziku na Univerzite v Kodani, kde študoval, kde bol založený..

Bohr bol v tejto pozícii a vďaka sláve, ktorá bola predtým získaná, získal Bohr dostatok finančných prostriedkov, ktoré boli potrebné na vytvorenie v roku 1920 v severskom Inštitúte teoretickej fyziky..

Dánsky fyzik viedol tento inštitút od roku 1921 do roku 1962, v roku, keď zomrel. Neskôr inštitút zmenil svoj názov a na počesť svojho zakladateľa bol menovaný Niels Bohr Institute. 

Tento inštitút sa čoskoro stal odkazom na najvýznamnejšie objavy, ktoré sa robili v čase, ktorý súvisí s atómom a jeho konformáciou..

V krátkom čase bol Severský inštitút teoretickej fyziky na rovnakej úrovni ako iné univerzity s viac tradíciami v tejto oblasti, ako sú napríklad nemecké univerzity v Göttingene a Mníchove..

Škola v Kodani

1920 bolo veľmi dôležité pre Nielsa Bohr, pretože počas tých rokov vydal dva základné princípy jeho teórií: princíp korešpondencie, vydaný v roku 1923, a princíp komplementarity, pridaný v roku 1928.

Vyššie uvedené zásady boli základom, na ktorom sa začala formovať Kodanská škola kvantovej mechaniky, nazývaná aj Kodanská interpretácia..

Táto škola zistila nepriaznivý vplyv na veľkých vedcov, ako je ten istý Albert Einstein, že po opozícii pred rôznymi expozíciami to uznalo Nielsa Bohra ako jedného z najlepších vedeckých bádateľov tej doby..

Na druhej strane, v roku 1922 získal Nobelovu cenu za fyziku za svoje experimenty súvisiace s atómovou reštrukturalizáciou, a ten istý rok sa narodil jeho jediný syn Aage Niels Bohr, ktorý sa nakoniec vyškolil v inštitúte, ktorému predsedal Niels. Neskôr sa stal jeho riaditeľom a okrem toho v roku 1975 získal Nobelovu cenu za fyziku.

Počas 30. rokov sa Bohr usadil v Spojených štátoch a zameral sa na propagáciu oblasti jadrového štiepenia. Práve v tomto kontexte Bohr určil štiepnu charakteristiku plutónia.

Na konci tohto desaťročia, v roku 1939, sa Bohr vrátil do Kodane a dostal vymenovanie predsedu Kráľovskej dánskej akadémie vied.

Druhá svetová vojna

V roku 1940 bol Niels Bohr v Kodani av dôsledku druhej svetovej vojny, o tri roky neskôr bol nútený odísť do Švédska so svojou rodinou, pretože Bohr mal židovský pôvod.

Zo Švédska cestoval Bohr do Spojených štátov. Tam sa usadil a pripojil sa k tímu spolupráce projektu Manhattan, ktorý vyrobil prvú atómovú bombu. Tento projekt bol realizovaný v laboratóriu, kde sa nachádzalo miesto Los Alamos v Novom Mexiku, a počas svojej účasti na tomto projekte zmenil názov na Nicholas Baker.

Návrat domov a smrť

Na konci druhej svetovej vojny sa Bohr vrátil do Kodane, kde sa opäť stal riaditeľom Severského inštitútu teoretickej fyziky a vždy sa zasadzoval za uplatňovanie atómovej energie s užitočnými cieľmi, pričom vždy hľadal efektívnosť v rôznych procesoch..

Tento sklon je preto, že Bohr si bol vedomý veľkých škôd, ktoré by mohli byť spôsobené tým, čo objavil, a zároveň vedel, že pre tento mocný typ energie existuje konštruktívnejšie využitie. Od 50. rokov 20. storočia sa Niels Bohr venoval prednáškam zameraným na mierové využívanie atómovej energie.

Ako už bolo spomenuté vyššie, Bohr neunikol veľkosti atómovej energie, takže okrem obhajovania jej správneho používania tiež stanovil, že práve vlády musia zabezpečiť, aby táto energia nebola použitá deštruktívnym spôsobom..

Tento pojem bol predstavený v roku 1951, v manifeste podpísanom viac ako stovkou renomovaných výskumníkov a vedcov.

V dôsledku tejto akcie a jeho predchádzajúcej práce v prospech mierového využívania atómovej energie, v roku 1957 mu nadácia Ford udelila cenu Atoms for Peace, udelenú osobnostiam, ktoré sa snažili podporovať pozitívne využívanie tohto typu energie..

Niels Bohr zomrel 18. novembra 1962 v Kodani, jeho rodnom meste, vo veku 77 rokov.

Príspevky a objavy Nielsa Bohr

Model a štruktúra atómu

Atómový model Nielsa Bohra je považovaný za jeden z jeho najväčších príspevkov do sveta fyziky a vied všeobecne. Bol prvým, kto vystavil atóm ako pozitívne nabité jadro a obklopený elektrónmi obiehajúcimi.

Bohrovi sa podarilo objaviť mechanizmus vnútorného fungovania atómu: elektróny sú schopné obiehať nezávisle okolo jadra. Počet elektrónov prítomných na vonkajšej dráhe jadra určuje vlastnosti fyzického prvku.

Ak chcete získať tento atómový model, Bohr aplikoval kvantovú teóriu Maxa Plancka na atómový model vyvinutý Rutherfordom, čím získal model, ktorý mu priniesol Nobelovu cenu. Bohr prezentoval atómovú štruktúru ako malú slnečnú sústavu.

Kvantové koncepty na atómovej úrovni

To, čo viedlo Bohrov atómový model k tomu, aby bol považovaný za revolučný, bola metóda, ktorá ho používala: aplikácia teórií kvantovej fyziky a ich vzájomný vzťah s atómovými javmi.

S týmito aplikáciami, Bohr bol schopný určiť pohyby elektrónov okolo atómového jadra, rovnako ako zmeny v ich vlastnostiach.

Rovnakým spôsobom, prostredníctvom týchto pojmov, bol schopný získať predstavu o tom, ako je hmota schopná absorbovať a vyžarovať svetlo zo svojich najzreteľnejších vnútorných štruktúr..

Objav teorémy Bohr-van Leeuwen

Veta Bohr-van Leeuwen je veta aplikovaná na oblasť mechaniky. Prvýkrát pôsobil Bohr v roku 1911 a potom doplnil van Leeuwen, aplikácia tejto vety dokázala odlíšiť rozsah klasickej fyziky od kvantovej fyziky..

Veta hovorí, že magnetizácia vyplývajúca z aplikácie klasickej mechaniky a štatistickej mechaniky bude vždy nulová. Bohrovi a van Leeuwenovi sa podarilo nahliadnuť do niektorých konceptov, ktoré sa dali vyvinúť iba kvantovou fyzikou.

Dnes je veta oboch vedcov úspešne aplikovaná v oblastiach ako je fyzika plazmy, elektromechanika a elektrotechnika.

Zásada komplementarity

V rámci kvantovej mechaniky, princíp komplementarity formulovaný Bohr, ktorý predstavuje teoretický prístup a vyplývajúci v rovnakom čase, argumentuje, že objekty podrobené kvantovým procesom majú komplementárne atribúty, ktoré nemôžu byť pozorované alebo sprostredkované súčasne..

Táto zásada komplementárnosti sa rodí z iného postulátu, ktorý vypracoval Bohr: výklad Kodane; základom pre skúmanie kvantovej mechaniky.

Výklad Kodane

S pomocou vedcov Maxa Borna a Wernera Heisenberga, Niels Bohr vyvinul túto interpretáciu kvantovej mechaniky, ktorá umožnila objasniť niektoré prvky, ktoré umožňujú mechanické procesy, ako aj ich rozdiely. Je formulovaný v roku 1927 a je považovaný za tradičný výklad.

Podľa interpretácie Kodane, fyzikálne systémy nemajú definované vlastnosti pred tým, než sú podrobené meraniam, a kvantová mechanika je schopná len predpovedať pravdepodobnosti, ktorými vykonané merania prinesú určité výsledky..

Štruktúra periodickej tabuľky

Bohr z jeho interpretácie atómového modelu dokázal podrobnejšie štruktúrovať periodickú tabuľku prvkov, ktoré v tom čase existovali..

Dokázal potvrdiť, že chemické vlastnosti a väzbová schopnosť prvku úzko súvisia s jeho zaťažením valencií.

Diela Bohr aplikované na periodickú tabuľku dali podnet na vývoj novej oblasti chémie: kvantovej chémie.

Rovnakým spôsobom, prvok známy ako Boro (Bohrium, Bh), dostane svoje meno v pocte od Niels Bohr.

Jadrové reakcie

Prostredníctvom navrhovaného modelu bol Bohr schopný navrhnúť a zaviesť mechanizmy jadrových reakcií z dvojstupňového procesu.

Bombardovaním nízkoenergetických častíc sa vytvorí nové jadro s nízkou stabilitou, ktoré nakoniec emituje gama žiarenie, zatiaľ čo jeho integrita sa rozpadá..

Tento objav Bohr bol považovaný za kľúčový vo vedeckej oblasti na dlhú dobu, kým to bolo pracoval a zlepšovať, o niekoľko rokov neskôr, jedným z jeho detí, Aage Bohr.

Vysvetlenie jadrového štiepenia

Jadrové štiepenie je proces jadrovej reakcie, pri ktorom sa atómové jadro začína deliť na menšie časti.

Tento proces je schopný produkovať veľké množstvo protónov a fotónov, pričom uvoľňuje energiu v rovnakom čase a neustále.

Niels Bohr vyvinul model, ktorý umožnil vysvetliť proces štiepenia jadra niektorých prvkov. Tento model pozostával z pozorovania kvapky kvapaliny, ktorá by predstavovala štruktúru jadra.

Rovnako ako integrálna štruktúra kvapky môže byť rozdelená na dve podobné časti, Bohr dokázal dokázať, že to isté sa môže stať s atómovým jadrom, ktoré je schopné generovať nové procesy tvorby alebo zhoršovania na atómovej úrovni..

referencie

  1. Bohr, N. (1955). Človek a fyzikálne vedy. Theoria: Medzinárodný časopis pre teóriu, históriu a základy vedy, 03.08.
  2. Lozada, R. S. (2008). Niels Bohr. Zákon o vysokých školách, 36-39.
  3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Fakty. Zdroj: Nobelprize.org: nobelprize.org
  4. Savoie, B. (2014). Dôkladný dôkaz Bohr-van Leeuwenovej vety v poloklasickom limite. RMP, 50.
  5. Redakcia Encyclopædia Britannica. (17. november 2016). Model zloženého jadra. Zdroj: Encyklopédia Britannica: britannica.com.