Niels Bohr es un físico y figura pública danés, uno de los fundadores de la física moderna. Fue el fundador y director del Instituto de Física Teórica de Copenhague, el fundador de la escuela científica mundial y también miembro extranjero de la Academia de Ciencias de la URSS. Este artículo repasa la historia de vida de Niels Bohr y sus principales logros.
Mérito
El físico danés Bohr Niels fundó la teoría del átomo, que se basa en el modelo planetario del átomo, conceptos cuánticos y postulados propuestos por él personalmente. Además, Bohr es recordado por su importante trabajo sobre la teoría del núcleo atómico, las reacciones nucleares y los metales. Fue uno de los participantes en la creación de la mecánica cuántica. Además de los desarrollos en el campo de la física, Bohr posee una serie de obras sobre filosofía y ciencias naturales. El científico luchó activamente contra la amenaza atómica. En 1922 recibió el Premio Nobel.
Infancia
El futuro científico Niels Bohr nació en Copenhague el 7 de octubre de 1885. Su padre, Christian, era profesor de fisiología en una universidad local y su madre, Ellen, provenía de una familia judía adinerada. Niels tenía un hermano menor, Harald. Los padres intentaron que la infancia de sus hijos fuera feliz y llena de acontecimientos. positivola influencia de la familia, y en particular de la madre, jugó un papel importante en el desarrollo de sus cualidades espirituales.
Educación
Bohr recibió su educación primaria en la Escuela Gammelholm. Durante sus años escolares, le gustaba el fútbol y, más tarde, el esquí y la vela. A los veintitrés años, Bohr se graduó en la Universidad de Copenhague, donde se le consideraba un físico investigador extraordinariamente dotado. Por su proyecto de graduación sobre la determinación de la tensión superficial del agua utilizando las vibraciones de un chorro de agua, Niels recibió una medalla de oro de la Real Academia Danesa de Ciencias. Habiendo recibido su educación, el aspirante a físico Bor Niels se quedó para trabajar en la universidad. Allí llevó a cabo una serie de importantes estudios. Uno de ellos estaba dedicado a la teoría electrónica clásica de los metales y formó la base de la tesis doctoral de Bohr.
Pensando fuera de la caja
Un día, un colega de la Universidad de Copenhague le pidió ayuda al presidente de la Royal Academy, Ernest Rutherford. Este último pretendía darle a su alumno la nota más baja, cuando pensaba que merecía una nota "excelente". Ambas partes en la disputa acordaron confiar en la opinión de un tercero, cierto árbitro, que se convirtió en Rutherford. Según la pregunta del examen, el alumno tenía que explicar cómo se puede usar un barómetro para determinar la altura de un edificio.
El estudiante respondió que para esto hay que atar un barómetro a una cuerda larga, trepar con él al techo del edificio, bajarlo al suelo y medir la longitud de la cuerda que ha bajado. Por un lado, la respuesta fueabsolutamente cierto y completo, pero por otro lado, tenía poco en común con la física. Entonces Rutherford sugirió que el estudiante intentara responder de nuevo. Le dio seis minutos y le advirtió que la respuesta debería ilustrar una comprensión de las leyes físicas. Cinco minutos más tarde, después de escuchar al estudiante que estaba eligiendo la mejor de varias soluciones, Rutherford le pidió que respondiera antes de lo previsto. Esta vez, el estudiante sugirió que subieran al techo con un barómetro, lo tiraran hacia abajo, midieran el tiempo de caída y, usando una fórmula especial, averiguaran la altura. Esta respuesta satisfizo al profesor, pero él y Rutherford no podían negarse el placer de escuchar el resto de versiones de los alumnos.
El siguiente método se basó en medir la altura de la sombra del barómetro y la altura de la sombra del edificio, y luego resolver la proporción. A Rutherford le gustó esta opción y le pidió con entusiasmo al alumno que destacara los métodos restantes. Entonces el estudiante le ofreció la opción más sencilla. Solo tenías que poner el barómetro contra la pared del edificio y hacer marcas, y luego contar el número de marcas y multiplicarlas por la longitud del barómetro. El estudiante creía que una respuesta tan obvia definitivamente no debería pasarse por alto.
Para no ser considerado un bromista a los ojos de los científicos, el estudiante sugirió la opción más sofisticada. Habiendo atado una cuerda al barómetro, dijo, debes balancearlo en la base del edificio y en su techo, midiendo la magnitud de la gravedad. A partir de la diferencia entre los datos recibidos, si lo desea, puede averiguar la altura. Además, al balancear un péndulo en una cuerda desde el techo de un edificio, se puede determinar la altura del período de precesión.
Por fin, un estudiantese ofreció a encontrar al administrador del edificio y, a cambio de un maravilloso barómetro, averiguarle la altura. Rutherford preguntó si el estudiante realmente no conocía la solución generalmente aceptada al problema. No ocultó lo que sabía, pero admitió que estaba harto de la imposición de su forma de pensar por parte de los maestros a los estudiantes, en la escuela y la universidad, y su rechazo a las soluciones no estándar. Como probablemente hayas adivinado, ese estudiante era Niels Bohr.
Mudanza a Inglaterra
Después de trabajar en la universidad durante tres años, Bohr se mudó a Inglaterra. El primer año trabajó en Cambridge con Joseph Thomson, luego se trasladó a Ernest Rutherford en Manchester. El laboratorio de Rutherford en ese momento fue considerado el más destacado. Recientemente se realizaron en él experimentos que dieron lugar al descubrimiento del modelo planetario del átomo. Más precisamente, el modelo todavía estaba en pañales.
Los experimentos sobre el paso de partículas alfa a través de la lámina permitieron a Rutherford darse cuenta de que en el centro del átomo hay un pequeño núcleo cargado, que representa apenas la masa total del átomo, y los electrones ligeros se encuentran alrededor eso. Dado que el átomo es eléctricamente neutro, la suma de las cargas de los electrones debe ser igual al módulo de carga del núcleo. La conclusión de que la carga del núcleo es un múltiplo de la carga del electrón fue fundamental para este estudio, pero hasta ahora no estaba clara. En cambio, se han identificado isótopos, sustancias que tienen las mismas propiedades químicas pero diferentes masas atómicas.
Número atómico de elementos. Ley de Desplazamiento
Trabajando en el laboratorio de Rutherford, Bohr se dio cuenta de que las propiedades químicas dependen del númeroelectrones en un átomo, es decir, por su carga, no por su masa, lo que explica la existencia de los isótopos. Este fue el primer gran logro de Bohr en este laboratorio. Dado que la partícula alfa se une a un núcleo de helio con una carga de +2, durante la desintegración alfa (la partícula sale volando del núcleo), el elemento "niño" en la tabla periódica debe colocarse dos celdas a la izquierda del " madre”, y durante la desintegración beta (el electrón sale volando del núcleo), una celda a la derecha. Así se formó la “ley de los desplazamientos radiactivos”. Además, el físico danés hizo una serie de descubrimientos más importantes relacionados con el modelo mismo del átomo.
Modelo Rutherford-Bohr
Este modelo también se llama planetario, porque en él los electrones giran alrededor del núcleo, al igual que los planetas alrededor del Sol. Este modelo tenía una serie de problemas. El hecho es que el átomo que contenía era catastróficamente inestable y perdía energía en una cien millonésima de segundo. En realidad, esto no sucedió. El problema que se planteó parecía insoluble y requería un enfoque radicalmente nuevo. Aquí es donde el físico danés Bor Niels demostró su valía.
Bohr sugirió que, contrario a las leyes de la electrodinámica y la mecánica, hay órbitas en los átomos, moviéndose a lo largo de las cuales los electrones no irradian. Una órbita es estable si el momento angular de un electrón situado en ella es igual a la mitad de la constante de Planck. La radiación ocurre, pero solo en el momento de la transición de un electrón de una órbita a otra. Toda la energía que se libera en este caso es arrastrada por el cuanto de radiación. Tal cuanto tiene una energía igual al producto de la frecuencia de rotación y la constante de Planck, o la diferencia entre la inicial y lala energía final del electrón. Así, Bohr combinó el trabajo de Rutherford y la idea de cuantos, que fue propuesta por Max Planck en 1900. Tal unión contradecía todas las disposiciones de la teoría tradicional y, al mismo tiempo, no la rechazaba por completo. El electrón se consideraba como un punto material que se mueve según las leyes clásicas de la mecánica, pero sólo se "permiten" aquellas órbitas que cumplen las "condiciones de cuantificación". En tales órbitas, las energías de un electrón son inversamente proporcionales a los cuadrados de los números de órbita.
Derivación de la "regla de frecuencia"
Basándose en la "regla de las frecuencias", Bohr concluyó que las frecuencias de la radiación son proporcionales a la diferencia entre los cuadrados inversos de los números enteros. Previamente, este patrón fue establecido por espectroscopistas, pero no encontró una explicación teórica. La teoría de Niels Bohr hizo posible explicar el espectro no solo del hidrógeno (el más simple de los átomos), sino también del helio, incluido el ionizado. El científico ilustró la influencia del movimiento del núcleo y predijo cómo se llenan las capas de electrones, lo que permitió revelar la naturaleza física de la periodicidad de los elementos en el sistema de Mendeleev. Por estos desarrollos, Bohr recibió el Premio Nobel en 1922.
Instituto Bohr
Después de completar el trabajo de Rutherford, el ya reconocido físico Bohr Niels regresó a su tierra natal, donde fue invitado en 1916 como profesor en la Universidad de Copenhague. Dos años más tarde, se convirtió en miembro de la Royal Danish Society (en 1939, el científico la encabezó).
En 1920, Bohr fundó el Instituto de Estudios Teóricosfísica y se convirtió en su líder. Las autoridades de Copenhague, en reconocimiento a los méritos del físico, le facilitaron la construcción de la histórica "Casa del Cervecero" para el instituto. El Instituto cumplió con todas las expectativas, jugando un papel destacado en el desarrollo de la física cuántica. Vale la pena señalar que las cualidades personales de Bohr jugaron un papel decisivo en esto. Se rodeó de empleados y estudiantes talentosos, cuyos límites a menudo eran invisibles. El Instituto de Bohr era internacional, la gente intentaba caer en él de todas partes. Entre los personajes ilustres de la escuela de Bohr se encuentran: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler y muchos otros.
El científico alemán Werne Heisenberg visitó a Bohr más de una vez. En el momento en que se estaba creando el "principio de incertidumbre", Erwin Schrödinger, que era partidario del punto de vista puramente ondulatorio, discutió con Bohr. La base de una física cualitativamente nueva del siglo XX se formó en la antigua Brewer's House, una de las figuras clave en la que se encontraba Niels Bohr.
El modelo del átomo propuesto por el científico danés y su mentor Rutherford era inconsistente. Unió los postulados de la teoría clásica y las hipótesis que claramente la contradecían. Para eliminar estas contradicciones, fue necesario revisar radicalmente las principales disposiciones de la teoría. Los méritos directos de Bohr, su autoridad en los círculos científicos y simplemente su influencia personal jugaron un papel importante en esta dirección. El trabajo de Niels Bohr mostró que para obtener una imagen física del micromundo, el enfoque que se usa con éxito para el "mundo de las cosas grandes" no es adecuado, y se convirtió enuno de los fundadores de este enfoque. El científico introdujo conceptos como "impacto incontrolado de los procedimientos de medición" y "cantidades adicionales".
Teoría cuántica de Copenhague
La interpretación probabilística (también conocida como Copenhague) de la teoría cuántica, así como el estudio de sus muchas "paradojas", está asociada con el nombre del científico danés. Aquí jugó un papel importante la discusión de Bohr con Albert Einstein, a quien no le gustaba la física cuántica de Bohr en una interpretación probabilística. El "principio de correspondencia", formulado por el científico danés, desempeñó un papel importante en la comprensión de los patrones del microcosmos y su interacción con la física clásica (no cuántica).
Tema nuclear
Al comenzar a estudiar física nuclear con Rutherford, Bohr prestó mucha atención a los temas nucleares. En 1936, propuso la teoría del núcleo compuesto, que pronto dio lugar al modelo de la gota, que jugó un papel importante en el estudio de la fisión nuclear. En particular, Bohr predijo la fisión espontánea de los núcleos de uranio.
Cuando los nazis capturaron Dinamarca, el científico fue llevado en secreto a Inglaterra y luego a Estados Unidos, donde, junto con su hijo Oge, trabajó en el Proyecto Manhattan en Los Álamos. En los años de la posguerra, Bohr dedicó mucho tiempo a las cuestiones del control de las armas nucleares y el uso pacífico de los átomos. Participó en la creación del centro de investigación nuclear en Europa e incluso llevó sus ideas a la ONU. Basado en el hecho de que Bohr no se negó a discutir ciertos aspectos del "proyecto nuclear" con los físicos soviéticos, lo consideró peligroso.posesión monopólica de armas nucleares.
Otros campos de conocimiento
Además, Niels Bohr, cuya biografía está llegando a su fin, también se interesó por cuestiones relacionadas con la física, en particular la biología. También estaba interesado en la filosofía de las ciencias naturales.
Un destacado científico danés murió de un infarto el 18 de octubre de 1962 en Copenhague.
Conclusión
Niels Bohr, cuyos descubrimientos ciertamente cambiaron la física, disfrutó de una gran autoridad científica y moral. La comunicación con él, incluso fugaz, dejó una impresión indeleble en los interlocutores. El discurso y la escritura de Bohr mostraron que eligió cuidadosamente sus palabras para ilustrar sus pensamientos con la mayor precisión posible. El físico ruso Vitaly Ginzburg llamó a Bohr increíblemente delicado y sabio.
