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Biografia di Niels Bohr | Fisico danese.

(Niels Henrik David Bohr); Copenaghen, 1885-1962) fisico danese. Una delle figure più abbagliante di fisica contemporanea e contributi teorici e loro lavoro pratico, considerato uno dei padri della bomba atomica, ricevette nel 1922 con il premio Nobel per la fisica "per le sue ricerche sulla struttura degli atomi e delle radiazioni che emana da loro".

Niels Bohr
Sebbene i principi della fisica classica, il modello atomico, che comprendeva il modello dell'atomo di Rutherford planetaria e la nozione di quanta azione introdotta da Planck, ha permesso di spiegare sia la stabilità dell'atomo e le sue proprietà di emissione e assorbimento di radiazione. In questa teoria, l'elettrone può occupare alcune orbite stazionarie in cui non irradia energia, emissione e assorbimento processi sono concepiti come transizioni di elettroni un orbita stazionaria ad un altro.
Biografia
Niels Bohr ha studiato studi superiori in fisica presso l'Università di Copenaghen, dove ottenne il titolo di dottore nel 1911. Dopo viene rivelato come una costante promessa nel campo della fisica nucleare, che si unì Inghilterra per ampliare le loro conoscenze nel prestigioso Cavendish Laboratory dell'Università di Cambridge, sotto la tutela di sir Joseph John Thomson (1856-1940), chimico britannico assegnato Premio Nobel nel 1906 per i suoi studi per il passaggio di energia elettrica attraverso i gas all'interno che aveva permesso di scoprire la particella elettrone precedentemente percepito e battezzato da George Johnstone Stoney (1826-1911).
Proprio per lo studio degli elettroni è stato dedicato la tesi di dottorato che aveva appena letto il giovane Bohr a Copenaghen, e che ha portato al territorio britannico nella speranza di vederlo tradotto in inglese. Ma, qualunque cosa che Thomson giocherà non entusiasmato dal lavoro dello scienziato danese, Bohr ha deciso di abbandonare il laboratorio Cavendish e passando all'Università di Manchester, dove ha preso gli insegnamenti di un altro Nobel Laureate Ernest Rutherford (1871-1937), di ampliare le loro conoscenze circa la radioattività e i modelli dell'atomo.
Da allora in poi, una stretta collaborazione, supportato da forti legami di amicizia è stata stabilita fra entrambi gli scienziati, dovrebbe essere durevoli come feconda. Rutherford aveva sviluppato una teoria dell'atomo che era interamente valida a livello speculativo, ma che non poteva essere sostenuta nel rispetto delle leggi della fisica classica. Bohr, in una dimostrazione di coraggio che era imprevedibile come timido e introverso, ha osato ignorare i problemi che hanno ostacolato il progresso di Rutherford con una soluzione semplice come rischioso: detto, semplicemente, che i movimenti che erano all'interno dell'atomo sono governati da leggi fisiche non tradizionali.
Nel 1913, Niels Bohr ha raggiunto la celebrità mondo all'interno del campo della fisica pubblicando una serie di test che ha rivelato il suo particolare modello della struttura dell'atomo. Tre anni più tardi, lo scienziato danese tornò alla sua città natale ad occupare un posto di professore di fisica teorica alla sua vecchia alma mater; e nel 1920, grazie al prestigio internazionale che ha maturato dai suoi studi e pubblicazioni, le sovvenzioni necessarie alla fondazione dell'Istituto cosiddetto Nordic per fisica teorica (più tardi noto come Istituto Niels Bohr), cui leadership ha preso dal 1921 fino alla data della sua morte (1962).

Laboratorio di Niels Bohr (1922)
In un tempo molto breve questo Istituto fu eretta, insieme al tedesca Università di Monaco e Gottinga, in uno dei tre vertici del triangolo europeo dove lo sviluppo di importanti ricerche sulla fisica dell'atomo. Nel 1922, anno in cui Bohr era sicuramente come scienziato di popolarità universale con l'ottenimento del premio Nobel, devoto suo figlio è venuto al mondo Aage Niels Bohr, che seguire le orme del padre e lavorare con lui in parecchie indagini. Inoltre pH.d. in fisica, egli era, come suo padre, professore universitario di questo soggetto e direttore dell'Istituto di fisica teorica, Nordic e avrebbe ricevuto il premio Nobel nel 1975.
Immersi nella loro ricerca sull'atomo e la meccanica quantistica, Niels Bohr formulato nel 1923, il principio di corrispondenza, che a spillo nel 1928 con il principio di complementarità. A seguito di questo ultimo contributo stava formando intorno la sua figura la cosiddetta scuola di Copenaghen in meccanica quantistica, le cui teorie sono state combattute ferocemente (e certamente invano) di Albert Einstein (1879-1955). Nonostante queste differenze, sempre tenuto su un piano teorico (come Einstein potrebbe solo contrastare le proposte di riflessioni mentali Bohr), il padre della teoria della relatività riconosciuto nel fisico danese "uno dei più grandi scienziati del nostro tempo".
Nella Decade degli anni trenta, Niels Bohr trascorso lunghe stagioni in Stati Uniti d'America, dove ha guidato le prime notizie su fissione nucleare, scoperto nel 1938 da Otto Hahn (1879-1968) e Fritz Strassmann (1902-1980), che avrebbe portato alla armi nucleari di distruzione di massa lavora a Berlino. Per cinque mesi ha lavorato con J. A. Wheeler presso l'Institute for advanced study di Princeton (New Jersey), e ha annunciato, assieme al suo collaboratore, che plutonio doveva essere fissile, proprio come lo era l'uranio.
Tornato in Danimarca, viene eletto presidente dell'Accademia reale danese di Scienze (1939). Tornò a stabilirsi a Copenaghen, dove ha continuato la ricerca e l'insegnamento fino a quando nel 1943, in seguito all'occupazione tedesca, ha dovuto lasciare il suo paese natale a causa delle sue origini ebraiche. Sua vita e quella dei suoi divenne così in via di estinzione che è stato costretto per cui sua famiglia in un piccolo peschereccio e testa in Svezia. Pochi giorni dopo, Bohr si rifugiò negli Stati Uniti e, sotto lo pseudonimo di Nicholas Baker, inizia a collaborare attivamente nel cosiddetto progetto Manhattan, sviluppato in un laboratorio di Los Alamos (nuovo Messico), che ha provocato la produzione della prima bomba atomica.

Niels Bohr in un'immagine scattata nel 1950
Alla fine della seconda guerra mondiale (1939-1945), tornò in Danimarca e di nuovo a capo dell'Istituto per la fisica teorica Nordic. Da allora, cosciente delle applicazioni devastante che potrebbero avere la loro ricerca, si dedicò per convincere i suoi colleghi della necessità di utilizzare i risultati della fisica nucleare con finalità utile e benefico.
Pioniere nell'organizzazione di simposi e conferenze internazionali sull'uso pacifico dell'energia nucleare, pubblicato nel 1951 e segnalato un manifesto firmato da più di cento eminenti scienziati, in cui si affermava che le autorità pubbliche dovrebbero garantire l'uso di eliminazione graduale per scopi in tutto il mondo tranquillo. Pertanto, nel 1957, ha ricevuto gli atomi per il premio di pace, convocata dalla Fondazione Ford per incoraggiare la ricerca scientifica sullo stato di avanzamento dell'umanità.
Direttore, dal 1953, l'organizzazione europea per ricerca nucleare, Niels Henrik David Bohr morì a Copenaghen durante l'autunno del 1962, all'età di settantasette anni, dopo aver sinistra stampato alcune opere così prezioso come spettri e teoria di costituzione atomica (1922), luce e vita (1933), Descrizione della natura e teoria atomica (1934) Il meccanismo della fissione nucleare (1939) e la fisica atomica e la conoscenza umana (1958).
Il modello atomico di Bohr
I primi contributi rilevanti di Bohr alla fisica contemporanea ha avuto luogo nel 1913, quando, per affrontare i problemi che avevano incontrato il suo maestro e amico Rutherford, ha detto che i movimenti interni che si svolgono nell'atomo sono disciplinati da leggi particolari, di là della fisica tradizionale. In linea con questa affermazione, Bohr ha anche notato che gli elettroni, quando si trovano in determinati stati stazionari, cessano di irradiare energia.
Infatti, Rutherford aveva intravisto un atomo di idrogeno costituito da un protone (cioè una carica positiva centrale) e una particella negativa che sarebbe ruotano attorno al protone in modo simile al movimento descritto dai pianeti nelle loro orbite intorno al sole. Ma questa teoria era in contrasto con le leggi della fisica tradizionale, poiché, secondo il conosciuto fino ad allora, un movimento elettrico carica dovuto irradiare energia e, di conseguenza, l'atomo non poteva essere stabile.
Niels Bohr si accettano, in parte, la teoria atomica di Rutherford, ma ha superato attraverso la combinazione con le teorie di quantum di Max Planck (1858-1947). In tre articoli pubblicati nella Rivista filosofica nel 1913, Bohr formulato quattro postulati: 1) un atomo ha un numero di orbite stazionarie, in cui gli elettroni non irradiano o assorbire energia, ma si stanno muovendo. (2) l'elettrone ruota intorno suo nucleo affinché la forza centrifuga serve per bilanciare con precisione l'attrazione elettrostatica di cariche opposte. (3) il momento angolare dell'elettrone in uno stato stazionario è un multiplo di h / 2P (dove h è la costante universale di quantistica di Planck).
Secondo il quarto postulato, quando un elettrone passa uno stato costante di maggiore potenza a meno (e, quindi, più vicino al nucleo), la variazione di energia è emessa sotto forma di una radiazione elettromagnetica di quantum (cioè, un fotone). E, al contrario, un elettrone interagisce solo con un fotone cui energia consente di spostarsi da uno stato stazionario ad un altro di più alta energia.

Werner Heisenberg e Niels Bohr in
la conferenza di Copenaghen (1934)
In altre parole, la radiazione o l'assorbimento di energia solo ha luogo quando un elettrone passa da un orbita di energia superiore (o inferiore) a altro (più o meno), che si trova vicino (o lontano) per quanto riguarda il nucleo. La frequenza f della radiazione assorbita o emessa è determinata dalla relazione: E1 - E2 = hf, dove E1 ed E2 sono le energie corrispondenti al transito delle orbite dell'elettrone. Merced a quest'ultimo e il più complesso postulato, Bohr potrebbe spiegare perché, ad esempio, gli atomi di idrogeno danno distinti lunghezze d'onda della luce, che appaiono nello spettro dell'idrogeno come una distribuzione fissa della luce conosciuta come le linee della serie di Balmer.
Inizialmente proposto da Bohr Atomic modello sconcertato la maggior parte degli scienziati del mondo. Il suo modo di spiegare la struttura di un atomo è stato quello di ignorare (almeno in alcune piccole parti dell'atomo) un principio accettato fisica. Teoria atomica di Bohr sembrava quasi una truffa: inventare un modello semplicemente il fatto di che potrebbe funzionare bene. Ma dopo che suo collega e insegnante Rutherford calorosamente grazie per questi postulati, numerosi ricercatori provenienti da Europa centrale e settentrionale cominciò a essere interessato dalle idee del fisico danese e alcuni di loro, come i tedeschi James Franck (1882-1964) e Gustav Hertz (1887-1975), forniti nuovi dati che confermano la validità del modello di Bohr.
Teoria atomica di Bohr è stata applicata, in effetti, allo studio dell'atomo dell'idrogeno, anche se poi potrebbe generalizzare ad altri elementi di superficie, grazie alla larghezza e sviluppo che gli ha fornito il lavoro di Arnold Sommerfeld (1868-1951), che ha migliorato il modello di struttura del danese per spiegare lo spettro bene. Ecco perché i principi rilasciati da Niels Bohr nel 1913 possono essere considerati come la base su cui contemporanea fisica nucleare si basa.
Il principio di corrispondenza
Con la formulazione di questi postulati, Niels Bohr ha saputo, in effetti, dare una spiegazione quantitativa per lo spettro dell'idrogeno; e, fondamentalmente, riuscì a stabilire i principi della teoria quantistica dell'atomo in modo più chiaro e conciso. Ma, soprattutto, il suo grande successo è stato notato che questi principi erano irrazionali dal punto di vista della meccanica classica e avvertono che avevano bisogno di una nuova limitazione sull'uso dei concetti ordinari di causalità.
Per correggere le circostanze in quanto hanno dovuto accettare le nuove teorie della meccanica quantistica e meccanica classica, Bohr nel 1923 ha stabilito il principio di corrispondenza, che la meccanica quantistica deve essere esecuzione verso la teoria di trattare fisica tradizionale con fenomeni macroscopici (oppure, detto in caso contrario, ogni volta che i valori delle costanti di quantum diventano trascurabili).
Sfruttando questo principio, Niels Bohr e i suoi collaboratori, che tra i quali era il giovane Werner Karl Heisenberg (1901-1976), un altro futuro Premio Nobel de Física, tracciate un'immagine approssimativa della struttura degli atomi che hanno molti elettroni; e sono arrivati altri successi come spiegano la natura dei raggi x, fenomeni di assorbimento ed emissione di luce da atomi e la variazione periodica nel comportamento chimico degli elementi.
Il principio di complementarità
Nel 1925, suo assistente Heisenberg formulato il principio di indeterminazione o incertezza, secondo cui era idea utopica al fine di raggiungere, nel campo della microfisica cloud, una piena conoscenza della realtà della natura stessa, o nessuna delle cose che lo compongono, dal momento che gli strumenti utilizzati nella sperimentazione sono oggetti naturali sottoposti alle leggi della fisica tradizionale.
Questo luminoso principio del turno di Werner Heisenberg Bohr ha suggerito una nuova regola: il cosiddetto principio di complementarità nei meccanici di quantum (1928). Basato sulla dualità onda-particella recentemente enunciata dal giovane Louis de Broglie (1892-1987), cioè, dall'osservazione che luce ed elettroni agiscono a volte come onde e altri come particelle, Bohr ha detto che, in entrambi i casi, o le proprietà della luce e gli elettroni possono essere osservate allo stesso tempo, anche se essi sono reciprocamente complementari e necessari per una corretta interpretazione.
In altre parole, il principio di complementarità esprime che una rigida separazione di Atomic oggetti e strumenti che misurano il loro comportamento non c'è. Entrambi sono, a parere di Bohr, complementari: elementi di diverse categorie, tra cui fenomeni appartenenti a uno stesso impianto atomico, ma solo riconoscibile in situazioni sperimentali che sono fisicamente incompatibili.
Seguendo questo ragionamento, Niels Bohr, inoltre, sono stati considerati per essere complementari alcune descrizioni, solitamente causali e spazio-temporali, come così come alcuni fisici come la posizione esatta e tempo proprietà. Nel suo prezioso saggio dal titolo luce e vita (1933), lo scienziato danese, dando un buon esempio del suo unico senso di speculazione filosofica, analizzato le implicazioni dell'essere umano del principio di complementarità.
Fissione nucleare
Nella Decade degli anni trenta, il crescente interesse di tutti gli scienziati occidentali per lo studio dell'interno del nucleo dell'atomo (con abbondante sperimentazione a questo proposito) ha condotto Bohr per lo studio dettagliato delle difficoltà quando si tenta di interpretare le nuove conoscenze acquisite così improvvisamente di fisica atomica. Esso era così come concepito il proprio modello di nucleo, che confrontato con una goccia di liquido e ha proposto la teoria dei fenomeni di decadimento nucleare.
Questo è stato ponendo le basi per la fissione nucleare, che finirebbe per dando luogo al più potente strumento di sterminio concepito fino ad allora dall'essere umano: la bomba atomica. Bohr non ha, tuttavia, in primo luogo per la scoperta della fissione nucleare, raggiunto per la prima volta, come già detto sopra, da Otto Hahn e Fritz Strassmann a Berlino nel 1938.
Il 15 gennaio 1939 condusse le prime notizie di questo successo scientifico a Stati Uniti d'America, dove ha dimostrato che l'isotopo di uranio-235 è responsabile della maggior parte della fissioni. At l'Institute for advanced study di Princeton (New Jersey), un fecondo periodo di collaborazione con J. A. Wheeler, ha delineato una nuova teoria del meccanismo della fissione, secondo la quale l'elemento 94 avrebbe un comportamento identico a quello osservato in U-235 nel processo di fissione nucleare. L'elemento 94 avrebbe assegnato un anno più tardi da Glenn Theodore Seaborg (1912-1999) e ha ricevuto il nettunio nome e plutonio è quindi dell'uranio nella tavola periodica.
Pubblicato per scopi didattici autorizzati da: Biografías y Vidas
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