Niels Bohr Životopis a příspěvky

2624
Simon Doyle

Niels Bohr (1885-1962) byl dánský fyzik, který v roce 1922 získal Nobelovu cenu za fyziku za svůj výzkum týkající se struktury atomů a jejich úrovní radiace. Bohr, vychovaný a vzdělaný v evropských zemích, na nejprestižnějších anglických univerzitách, byl také renomovaným výzkumným pracovníkem a zvědavým na filozofii..

Pracoval po boku dalších renomovaných vědců a laureátů Nobelovy ceny, jako J.J. Thompson a Ernest Rutherford, kteří ho povzbudili, aby pokračoval ve výzkumu v atomové oblasti.

Bohrův zájem o atomovou strukturu ho vedl k procházení mezi univerzitami, dokud nenalezl tu, která by mu poskytla prostor pro rozvoj jeho výzkumu podle jeho vlastních podmínek..

Niels Bohr vycházel z objevů Rutherforda a pokračoval v jejich vývoji, dokud na ně nemohl vytisknout svůj vlastní otisk..

Bohr přišel k rodině více než šesti dětí, byl školitelem dalších vědeckých eminencí, jako je Werner Heisenberg a prezident Královské dánské akademie věd, a také členem dalších vědeckých akademií po celém světě..

Rejstřík článků

  • 1 Životopis
    • 1.1 Studie
    • 1.2 Vztah s Ernestem Rutherfordem
    • 1.3 Severský institut pro teoretickou fyziku
    • 1.4 Kodaňská škola
    • 1.5 Druhá světová válka
    • 1.6 Návrat domů a smrt
  • 2 Příspěvky a objevy Nielse Bohra
    • 2.1 Model a struktura atomu
    • 2.2 Kvantové koncepty na atomové úrovni
    • 2.3 Objev věty Bohr-van Leeuwen
    • 2.4 Zásada doplňkovosti
    • 2.5 Kodaňská interpretace
    • 2.6 Struktura periodické tabulky
    • 2.7 Jaderné reakce
    • 2.8 Vysvětlení jaderného štěpení
  • 3 Odkazy

Životopis

Niels Bohr se narodil 7. října 1885 v Kodani, hlavním městě Dánska. Nielsův otec se jmenoval Christian a byl profesorem fyziologie na univerzitě v Kodani.

Nielsovou matkou byla Ellen Adler, jejíž rodina byla ekonomicky privilegovaná, protože měla vliv na dánské bankovní prostředí. Nielsova rodinná situace mu umožňovala přístup ke vzdělání, které bylo v té době považováno za privilegované.

Studie

Niels Bohr se začal zajímat o fyziku a studoval ji na univerzitě v Kodani, kde v roce 1911 získal magisterský titul z fyziky. Později odcestoval do Anglie, kde studoval na Cavendish Laboratory University of Cambridge..

Hlavní motivací pro studium bylo získat vedení Josefa Johna Thomsona, chemika anglického původu, který v roce 1906 obdržel Nobelovu cenu za objev elektronu, konkrétně za studium pohybu elektřiny plyny.

Bohrovým záměrem bylo přeložit jeho disertační práci, která přesně souvisela se studiem elektronů, do angličtiny. Thomson však o Bohr neprojevil žádný skutečný zájem, a proto se ten rozhodl odtud odejít a nastavit kurz na University of Manchester.

Vztah s Ernestem Rutherfordem

Během pobytu na univerzitě v Manchesteru měl Niels Bohr příležitost podělit se s britským fyzikem a chemikem Ernestem Rutherfordem. Byl také Thomsonovým asistentem a následně získal Nobelovu cenu. Bohr se od Rutherforda hodně naučil, zejména v oblasti radioaktivity a modelů atomu..

Postupem času se spolupráce mezi oběma vědci rozrostla a jejich přátelské pouto rostlo. Jedna z událostí, při které oba vědci interagovali v experimentálním poli, souvisela s modelem atomu navrhovaným Rutherfordem.

Tento model platil v konceptuální sféře, ale nebylo možné ho představit jeho rámcováním do zákonů klasické fyziky. Vzhledem k tomu se Bohr odvážil říci, že důvodem bylo to, že dynamika atomů nepodléhala zákonům klasické fyziky..

Severský institut pro teoretickou fyziku

Niels Bohr byl považován za plachého a introvertního muže, přesto mu řada esejů, které publikoval v roce 1913, vynesla široké uznání ve vědecké oblasti, což z něj učinilo uznávaného veřejného činitele. Tyto eseje souvisely s jeho pojetím struktury atomu.

V roce 1916 Bohr odcestoval do Kodaně a tam, ve svém rodném městě, začal učit teoretickou fyziku na univerzitě v Kodani, kde studoval..

V této pozici a díky slávě, kterou dříve získal, Bohr shromáždil dostatek peněz, které byly nezbytné pro vytvoření Severského institutu pro teoretickou fyziku v roce 1920.

Dánský fyzik řídil tento institut od roku 1921 do roku 1962, roku, kdy zemřel. Později institut na počest svého zakladatele změnil název na Niels Bohr Institute.. 

Tento institut se velmi brzy stal referencí, pokud jde o nejdůležitější objevy, které byly v té době učiněny v souvislosti s atomem a jeho konformací.

Severský institut pro teoretickou fyziku se za krátkou dobu vyrovnal ostatním univerzitám s větší tradicí v této oblasti, jako jsou německé univerzity v Göttingenu a Mnichově..

Kodaňská škola

Dvacátá léta byla pro Nielse Bohra velmi důležitá, protože během těchto let vydal dva ze základních principů svých teorií: zásadu korespondence vydanou v roce 1923 a zásadu komplementarity přidanou v roce 1928..

Výše uvedené principy byly základem, na kterém se začala formovat Kodaňská škola kvantové mechaniky, nazývaná také Kodaňská interpretace..

Tato škola našla odpůrce ve velkých vědcích, jako je sám Albert Einstein, který po opozici vůči různým přístupům nakonec uznal Nielse Bohra jako jednoho z nejlepších vědeckých výzkumníků té doby.

Na druhou stranu v roce 1922 obdržel Nobelovu cenu za fyziku za experimenty spojené s restrukturalizací atomů a téhož roku se narodil jeho jediný syn Aage Niels Bohr, který nakonec trénoval v ústavu, kterému Niels předsedal. Později se stal jejím ředitelem a navíc v roce 1975 obdržel Nobelovu cenu za fyziku.

Během třicátých let se Bohr usadil ve Spojených státech a zaměřil se na propagaci oblasti jaderného štěpení. Právě v této souvislosti určil Bohr štěpnou charakteristiku, kterou plutonium mělo.

Na konci tohoto desetiletí, v roce 1939, se Bohr vrátil do Kodaně a byl jmenován prezidentem Královské dánské akademie věd..

Druhá světová válka

V roce 1940 byl Niels Bohr v Kodani a v důsledku druhé světové války, o tři roky později, byl nucen uprchnout se svou rodinou do Švédska, protože Bohr měl židovský původ..

Ze Švédska Bohr cestoval do Spojených států. Tam se usadil a připojil se ke společnému týmu pro projekt Manhattan, který vyrobil první atomovou bombu. Tento projekt byl prováděn v laboratoři, jejíž sídlo bylo Los Alamos v Novém Mexiku, a během své účasti na uvedeném projektu si Bohr změnil jméno na Nicholas Baker.

Návrat domů a smrt

Na konci druhé světové války se Bohr vrátil do Kodaně, kde se znovu stal ředitelem Severského institutu pro teoretickou fyziku a vždy prosazoval použití atomové energie s užitečnými cíli a vždy hledal účinnost v různých procesech..

Tento sklon je způsoben skutečností, že Bohr si byl vědom velkých škod, které by mohly být způsobeny tím, co objevil, a zároveň věděl, že pro tento typ silné energie existuje konstruktivnější užitečnost. Od 50. let se tedy Niels Bohr věnoval přednáškám zaměřeným na mírové využívání atomové energie..

Jak jsme již zmínili dříve, Bohrovi neunikla velikost atomové energie, a tak kromě toho, že se zasazoval o její správné použití, také stanovil, že by to měly být vlády, které by měly zajistit, aby tato energie nebyla využívána destruktivním způsobem..

Tato představa byla představena v roce 1951 v manifestu podepsaném více než stovkou renomovaných vědců a vědců v té době..

V důsledku této akce a jeho předchozí práce ve prospěch mírového využívání atomové energie mu v roce 1957 Fordova nadace udělila cenu Atoms for Peace (Atomy pro mír), která byla udělena osobnostem, které se snažily prosazovat pozitivní využívání tohoto typu energie. ..

Niels Bohr zemřel 18. listopadu 1962 v Kodani, svém rodném městě, ve věku 77 let..

Příspěvky a objevy Nielse Bohra

Bohr a Albert Einstein

Model a struktura atomu

Atomový model Nielse Bohra je považován za jeden z jeho největších příspěvků do světa fyziky a vědy obecně. Byl prvním, kdo vystavil atom jako kladně nabité jádro obklopené obíhajícími elektrony..

Bohrovi se podařilo objevit vnitřní pracovní mechanismus atomu: elektrony jsou schopné obíhat nezávisle kolem jádra. Počet elektronů přítomných na vnější oběžné dráze jádra určuje vlastnosti fyzického prvku.

K získání tohoto atomového modelu aplikoval Bohr kvantovou teorii Maxe Plancka na atomový model vyvinutý Rutherfordem, čímž získal model, který mu vynesl Nobelovu cenu. Bohr představil atomovou strukturu jako malou sluneční soustavu.

Kvantové koncepty na atomové úrovni

To, co vedlo Bohrův atomový model k tomu, aby byl považován za revoluční, byla metoda, kterou použil k jeho získání: aplikace teorií kvantové fyziky a jejich vzájemný vztah s atomovými jevy..

Díky těmto aplikacím byl Bohr schopen určit pohyby elektronů kolem atomového jádra, jakož i změny jejich vlastností..

Stejným způsobem se mu prostřednictvím těchto konceptů podařilo získat představu o tom, jak je hmota schopna absorbovat a vyzařovat světlo ze svých nejvíce nepostřehnutelných vnitřních struktur..

Objev Bohr-van Leeuwenovy věty

Věta Bohr-van Leeuwen je věta aplikovaná na oblast mechaniky. Aplikace této věty, kterou nejprve zpracoval Bohr v roce 1911 a později ji doplnil van Leeuwen, dokázala odlišit rozsah klasické fyziky od kvantové fyziky..

Věta říká, že magnetizace vyplývající z aplikace klasické mechaniky a statistické mechaniky bude vždy nulová. Bohr a van Leeuwenovi se podařilo zahlédnout určité koncepty, které bylo možné vyvinout pouze pomocí kvantové fyziky.

Dnes je věta obou vědců úspěšně aplikována v oblastech, jako je fyzika plazmatu, elektromechanika a elektrotechnika..

Zásada doplňkovosti

V kvantové mechanice tvrdí Bohrův princip komplementarity, který představuje současně teoretický i výsledný přístup, že objekty podrobené kvantovým procesům mají doplňkové atributy, které nelze pozorovat ani měřit současně..

Tento princip komplementarity pochází z dalšího postulátu vyvinutého Bohrem: kodanská interpretace; základ pro výzkum kvantové mechaniky.

Kodaňská interpretace

S pomocí vědců Maxe Borna a Wernera Heisenberga vyvinul Niels Bohr tuto interpretaci kvantové mechaniky, která umožnila objasnit některé prvky, které umožňují mechanické procesy, i jejich rozdíly. Formulován v roce 1927, je považován za tradiční výklad.

Podle kodaňské interpretace nemají fyzikální systémy před měřením určité vlastnosti a kvantová mechanika je schopna předpovídat pouze pravděpodobnost, s jakou provedená měření přinesou určité výsledky..

Struktura periodické tabulky

Ze své interpretace atomového modelu dokázal Bohr podrobněji strukturovat periodickou tabulku prvků existujících v té době..

Byl schopen konstatovat, že chemické vlastnosti a vazebná kapacita prvku úzce souvisí s jeho valenčním nábojem.

Bohrova práce aplikovaná na periodickou tabulku vedla k vývoji nové oblasti chemie: kvantové chemie.

Podobně prvek známý jako Boron (Bohrium, Bh) dostává své jméno na počest Nielse Bohra.

Jaderné reakce

Pomocí navrhovaného modelu dokázal Bohr navrhnout a zavést mechanismy jaderných reakcí z dvoustupňového procesu.

Bombardováním nízkoenergetických částic se vytvoří nové jádro s nízkou stabilitou, které nakonec emituje paprsky gama, zatímco jeho integrita se rozpadá..

Tento Bohrův objev byl po dlouhou dobu považován za klíčový ve vědecké oblasti, dokud na něm nezpracoval a vylepšil jeden z jeho synů Aage Bohr..

Vysvětlení jaderného štěpení

Jaderné štěpení je proces jaderné reakce, při kterém se atomové jádro začíná dělit na menší části..

Tento proces je schopen produkovat velké množství protonů a fotonů a uvolňovat energii současně a neustále.

Niels Bohr vyvinul model, který umožnil vysvětlit proces štěpení jader některých prvků. Tento model spočíval v pozorování kapky kapaliny, která by představovala strukturu jádra..

Stejným způsobem, že lze integrální strukturu kapky rozdělit na dvě podobné části, se Bohrovi podařilo ukázat, že totéž se může stát s atomovým jádrem, které je schopné generovat nové procesy formování nebo zhoršování na atomové úrovni..

Reference

  1. Bohr, N. (1955). Člověk a fyzikální věda. Theoria: Mezinárodní žurnál pro teorii, historii a základy vědy, 3-8.
  2. Lozada, R. S. (2008). Niels Bohr. Zákon o vysokých školách, 36-39.
  3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - fakta. Citováno z Nobelprize.org: nobelprize.org
  4. Savoie, B. (2014). Důsledný důkaz Bohr-van Leeuwenovy věty v semiklasickém limitu. RMP, padesátka.
  5. Redaktoři Encyklopedie Britannica. (17. listopadu 2016). Model složeného jádra. Citováno z Encyclopedia Britannica: britannica.com.

Zatím žádné komentáře