Niels Bohr é um físico e figura pública dinamarquês, um dos fundadores da física moderna. Ele foi o fundador e chefe do Instituto de Física Teórica de Copenhague, o fundador da escola científica mundial e também um membro estrangeiro da Academia de Ciências da URSS. Este artigo irá rever a história de vida de Niels Bohr e suas principais realizações.
Mérito
O físico dinamarquês Bohr Niels fundou a teoria do átomo, que se baseia no modelo planetário do átomo, conceitos quânticos e postulados propostos por ele pessoalmente. Além disso, Bohr é lembrado por seu importante trabalho sobre a teoria do núcleo atômico, reações nucleares e metais. Ele foi um dos participantes na criação da mecânica quântica. Além dos desenvolvimentos no campo da física, Bohr possui vários trabalhos sobre filosofia e ciências naturais. O cientista lutou ativamente contra a ameaça atômica. Em 1922 foi agraciado com o Prêmio Nobel.
Infância
O futuro cientista Niels Bohr nasceu em Copenhague em 7 de outubro de 1885. Seu pai, Christian, era professor de fisiologia em uma universidade local, e sua mãe, Ellen, vinha de uma rica família judia. Niels tinha um irmão mais novo, Harald. Os pais tentaram tornar a infância de seus filhos feliz e agitada. positivoa influência da família, e em particular da mãe, desempenhou um papel importante no desenvolvimento de suas qualidades espirituais.
Educação
Bohr recebeu sua educação primária na Escola Gammelholm. Durante seus anos de escola, ele gostava de futebol e, mais tarde, de esqui e vela. Aos 23 anos, Bohr se formou na Universidade de Copenhague, onde era considerado um físico pesquisador extraordinariamente talentoso. Por seu projeto de graduação sobre a determinação da tensão superficial da água usando as vibrações de um jato de água, Niels recebeu uma medalha de ouro da Academia Real de Ciências da Dinamarca. Tendo recebido sua educação, o aspirante a físico Bor Niels permaneceu para trabalhar na universidade. Lá ele realizou uma série de estudos importantes. Um deles foi dedicado à teoria eletrônica clássica dos metais e formou a base da tese de doutorado de Bohr.
Pensando fora da caixa
Um dia, o presidente da Royal Academy, Ernest Rutherford, foi convidado por um colega da Universidade de Copenhague. Este último pretendia dar ao aluno a nota mais baixa, quando achava que merecia uma nota "excelente". Ambas as partes na disputa concordaram em confiar na opinião de um terceiro, um certo árbitro, que se tornou Rutherford. De acordo com a questão do exame, o aluno teve que explicar como um barômetro pode ser usado para determinar a altura de um prédio.
O aluno respondeu que para isso você precisa amarrar um barômetro a uma corda longa, subir com ele até o telhado do prédio, abaixar até o chão e medir o comprimento da corda que desceu. Por um lado, a resposta foiabsolutamente verdadeiro e completo, mas, por outro lado, tinha pouco em comum com a física. Então Rutherford sugeriu que o aluno tentasse novamente responder. Ele lhe deu seis minutos e avisou que a resposta deveria ilustrar uma compreensão das leis físicas. Cinco minutos depois, depois de ouvir do aluno que ele estava escolhendo a melhor de várias soluções, Rutherford pediu que ele respondesse antes do previsto. Desta vez, o aluno sugeriu que subissem ao telhado com um barômetro, o jogassem no chão, medissem o tempo da queda e, usando uma fórmula especial, descobrissem a altura. Essa resposta satisfez o professor, mas ele e Rutherford não podiam negar a si mesmos o prazer de ouvir o restante das versões do aluno.
O próximo método foi baseado em medir a altura da sombra do barômetro e a altura da sombra do prédio, e então resolver a proporção. Rutherford gostou dessa opção e pediu com entusiasmo ao aluno que destacasse os métodos restantes. Então o aluno lhe ofereceu a opção mais simples. Você só tinha que colocar o barômetro contra a parede do prédio e fazer marcas, e então contar o número de marcas e multiplicá-las pelo comprimento do barômetro. O aluno acreditava que uma resposta tão óbvia definitivamente não deveria ser negligenciada.
Para não ser considerado um brincalhão aos olhos dos cientistas, o aluno sugeriu a opção mais sofisticada. Tendo amarrado um barbante ao barômetro, disse ele, você precisa girá-lo na base do prédio e no telhado, medindo a magnitude da gravidade. A partir da diferença entre os dados recebidos, se desejar, você pode descobrir a altura. Além disso, balançando um pêndulo em uma corda do telhado de um edifício, pode-se determinar a altura do período de precessão.
Finalmente, um alunose ofereceu para encontrar o gerente do prédio e, em troca de um maravilhoso barômetro, descobrir a altura dele. Rutherford perguntou se o aluno realmente não conhecia a solução geralmente aceita para o problema. Ele não escondeu o que sabia, mas admitiu que estava farto da imposição de sua maneira de pensar pelos professores aos alunos, na escola e na faculdade, e sua rejeição a soluções não padronizadas. Como você provavelmente adivinhou, esse aluno era Niels Bohr.
Mudando para a Inglaterra
Depois de trabalhar na universidade por três anos, Bohr mudou-se para a Inglaterra. No primeiro ano ele trabalhou em Cambridge com Joseph Thomson, depois mudou-se para Ernest Rutherford em Manchester. O laboratório de Rutherford na época era considerado o mais destacado. Recentemente, foram realizados experimentos que deram origem à descoberta do modelo planetário do átomo. Mais precisamente, o modelo ainda estava em sua infância.
Experiências sobre a passagem de partículas alfa através da folha permitiram a Rutherford perceber que no centro do átomo existe um pequeno núcleo carregado, que representa quase toda a massa do átomo, e os elétrons leves estão localizados ao redor isto. Como o átomo é eletricamente neutro, a soma das cargas dos elétrons deve ser igual ao módulo da carga do núcleo. A conclusão de que a carga do núcleo é um múltiplo da carga do elétron foi central para este estudo, mas até agora permaneceu obscura. Em vez disso, foram identificados isótopos – substâncias que têm as mesmas propriedades químicas, mas massas atômicas diferentes.
Número atômico de elementos. Lei do Deslocamento
Trabalhando no laboratório de Rutherford, Bohr percebeu que as propriedades químicas dependem do númeroelétrons em um átomo, ou seja, de sua carga, não de massa, o que explica a existência de isótopos. Esta foi a primeira grande conquista de Bohr neste laboratório. Como a partícula alfa se liga a um núcleo de hélio com carga de +2, durante o decaimento alfa (a partícula voa para fora do núcleo), o elemento “filho” na tabela periódica deve ser colocado duas células à esquerda do que o “mãe”, e durante o decaimento beta (o elétron voa para fora do núcleo) - uma célula à direita. Foi assim que se formou a “lei dos deslocamentos radioativos”. Além disso, o físico dinamarquês fez uma série de descobertas mais importantes que diziam respeito ao próprio modelo do átomo.
Modelo Rutherford-Bohr
Esse modelo também é chamado de planetário, pois nele os elétrons giram em torno do núcleo, assim como os planetas ao redor do Sol. Este modelo apresentava vários problemas. O fato é que o átomo nele era catastroficamente instável e perdia energia em um centésimo de milionésimo de segundo. Na realidade, isso não aconteceu. O problema que surgiu parecia insolúvel e exigia uma abordagem radicalmente nova. Foi aqui que o físico dinamarquês Bor Niels se provou.
Bohr sugeriu que, contrariamente às leis da eletrodinâmica e da mecânica, existem órbitas nos átomos, movendo-se ao longo das quais os elétrons não irradiam. Uma órbita é estável se o momento angular de um elétron localizado nela for igual à metade da constante de Planck. A radiação ocorre, mas apenas no momento da transição de um elétron de uma órbita para outra. Toda a energia que é liberada neste caso é levada pelo quantum de radiação. Tal quantum tem uma energia igual ao produto da frequência de rotação e a constante de Planck, ou a diferença entre o inicial e oa energia final do elétron. Assim, Bohr combinou o trabalho de Rutherford e a ideia de quanta, que foi proposta por Max Planck em 1900. Tal união contrariava todas as disposições da teoria tradicional e, ao mesmo tempo, não a rejeitava completamente. O elétron foi considerado como um ponto material que se move de acordo com as leis clássicas da mecânica, mas apenas as órbitas que atendem às "condições de quantização" são "permitidas". Em tais órbitas, as energias de um elétron são inversamente proporcionais aos quadrados dos números das órbitas.
Derivação da "regra da frequência"
Com base na "regra das frequências", Bohr concluiu que as frequências da radiação são proporcionais à diferença entre os quadrados inversos dos números inteiros. Anteriormente, esse padrão era estabelecido por espectroscopistas, mas não encontrava explicação teórica. A teoria de Niels Bohr tornou possível explicar o espectro não apenas do hidrogênio (o mais simples dos átomos), mas também do hélio, incluindo o ionizado. O cientista ilustrou a influência do movimento do núcleo e previu como as camadas eletrônicas são preenchidas, o que possibilitou revelar a natureza física da periodicidade dos elementos do sistema Mendeleev. Por esses desenvolvimentos, Bohr recebeu o Prêmio Nobel em 1922.
Instituto Bohr
Após a conclusão do trabalho de Rutherford, o já reconhecido físico Bohr Niels retornou à sua terra natal, onde foi convidado em 1916 como professor na Universidade de Copenhague. Dois anos depois, tornou-se membro da Royal Danish Society (em 1939, o cientista a chefiava).
Em 1920, Bohr fundou o Institute for Theoreticalfísica e tornou-se seu líder. As autoridades de Copenhague, em reconhecimento aos méritos do físico, forneceram-lhe a construção da histórica "Brewer's House" para o instituto. O Instituto atendeu a todas as expectativas, desempenhando um papel de destaque no desenvolvimento da física quântica. Vale a pena notar que as qualidades pessoais de Bohr tiveram um papel decisivo nisso. Ele se cercou de funcionários e alunos talentosos, cujos limites eram muitas vezes invisíveis. O Instituto de Bohr era internacional, as pessoas tentavam cair nele de todos os lugares. Entre os famosos da escola Bohr estão: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler e muitos outros.
O cientista alemão Werne Heisenberg visitou Bohr mais de uma vez. Na época em que o “princípio da incerteza” estava sendo criado, Erwin Schrödinger, que era um defensor do ponto de vista puramente ondulatório, discutiu com Bohr. A fundação de uma física qualitativamente nova do século XX foi formada na antiga Brewer's House, uma das figuras-chave na qual foi Niels Bohr.
O modelo do átomo proposto pelo cientista dinamarquês e seu mentor Rutherford era inconsistente. Uniu os postulados da teoria clássica e as hipóteses que claramente a contradiziam. Para eliminar essas contradições, foi necessário revisar radicalmente os principais dispositivos da teoria. Os méritos diretos de Bohr, sua autoridade nos círculos científicos e a simples influência pessoal desempenharam um papel importante nessa direção. O trabalho de Niels Bohr mostrou que para obter uma imagem física do micromundo, a abordagem que é usada com sucesso para o "mundo das grandes coisas" não é adequada, e tornou-seum dos fundadores desta abordagem. O cientista introduziu conceitos como "impacto descontrolado dos procedimentos de medição" e "quantidades adicionais".
Teoria quântica de Copenhague
A interpretação probabilística (também conhecida como Copenhagen) da teoria quântica, bem como o estudo de seus muitos "paradoxos", está associada ao nome do cientista dinamarquês. Um papel importante aqui foi desempenhado pela discussão de Bohr com Albert Einstein, que não gostou da física quântica de Bohr em uma interpretação probabilística. O “princípio da correspondência”, formulado pelo cientista dinamarquês, desempenhou um papel importante na compreensão dos padrões do microcosmo e sua interação com a física clássica (não quântica).
Tema Nuclear
Começando a estudar física nuclear com Rutherford, Bohr prestou muita atenção aos tópicos nucleares. Em 1936, ele propôs a teoria do núcleo composto, que logo deu origem ao modelo da gota, que teve um papel significativo no estudo da fissão nuclear. Em particular, Bohr previu a fissão espontânea de núcleos de urânio.
Quando os nazistas capturaram a Dinamarca, o cientista foi levado secretamente para a Inglaterra e depois para a América, onde, junto com seu filho Oge, trabalhou no Projeto Manhattan em Los Alamos. Nos anos do pós-guerra, Bohr dedicou muito tempo a questões de controle sobre armas nucleares e uso pacífico de átomos. Participou da criação do centro de pesquisa nuclear na Europa e chegou a encaminhar suas ideias para a ONU. Com base no fato de que Bohr não se recusou a discutir certos aspectos do "projeto nuclear" com os físicos soviéticos, ele considerou perigosoposse monopolista de armas nucleares.
Outras áreas do conhecimento
Além disso, Niels Bohr, cuja biografia está chegando ao fim, também se interessou por questões relacionadas à física, em particular à biologia. Ele também estava interessado na filosofia da ciência natural.
Um notável cientista dinamarquês morreu de ataque cardíaco em 18 de outubro de 1962 em Copenhague.
Conclusão
Niels Bohr, cujas descobertas certamente mudaram a física, gozava de grande autoridade científica e moral. A comunicação com ele, mesmo fugaz, deixou uma impressão indelével nos interlocutores. A fala e a escrita de Bohr mostraram que ele escolheu cuidadosamente suas palavras para ilustrar seus pensamentos com a maior precisão possível. O físico russo Vitaly Ginzburg chamou Bohr de incrivelmente delicado e sábio.
