NIELS BOHR: ELÄMÄKERTA JA KIRJOITUKSET - TIEDE - 2026

Niels Bohr (1885-1962) oli tanskalainen fyysikko, joka sai Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1922 atomien rakennetta ja niiden säteilytasoja koskevasta tutkimuksestaan. Bohr oli kasvanut ja koulutettu Euroopan maissa, arvostetuimmissa Englannin yliopistoissa. Hän oli myös tunnettu tutkija ja utelias filosofiaan.

Hän työskenteli yhdessä muiden tunnettujen tutkijoiden ja Nobel-palkinnon saajien, kuten JJ Thompsonin ja Ernest Rutherfordin kanssa, jotka rohkaisivat häntä jatkamaan tutkimustaan ​​atomialueella.

Bohrin kiinnostus atomirakenteeseen johti hänet siirtymään yliopistojen välillä löytääkseen sellaisen, joka antaisi hänelle tilaa kehittää tutkimusta omilla ehdoillaan.

Niels Bohr aloitti Rutherfordin löytöistä ja jatkoi niiden kehittämistä, kunnes hän pystyi tekemään omat jäljennöksen niistä.

Bohrilla oli yli kuuden lapsen perhe, hän oli muiden tieteellisten asiantuntijoiden, kuten Werner Heisenbergin, Tanskan kuninkaallisen tiedeakatemian presidentti, sekä muiden tiedeakatemioiden jäsen ympäri maailmaa.

Elämäkerta

Niels Bohr syntyi 7. lokakuuta 1885 Kööpenhaminassa, Tanskan pääkaupungissa. Nielsin isä nimettiin kristittyksi ja hän oli fysiologian professori Kööpenhaminan yliopistossa.

Nielsin äiti oli puolestaan ​​Ellen Adler, jonka perhe oli taloudellisesti etuoikeutettu ja jolla oli vaikutus Tanskan pankkiympäristöön. Nielsin perhetilanne antoi hänelle mahdollisuuden päästä koulutukseen, jota pidettiin tuolloin etuoikeutettuna.

Opinnot

Niels Bohr kiinnostui fysiikasta ja opiskeli sitä Kööpenhaminan yliopistossa, josta hän sai fysiikan maisterin vuonna 1911. Myöhemmin hän matkusti Englantiin, missä hän opiskeli Cambridgen yliopiston Cavendish-laboratoriossa.

Tärkein motivaatio siellä opiskeluun oli saada englannista peräisin olevan kemian Joseph John Thomsonin johtaja, joka sai Nobel-palkinnon vuonna 1906 elektronin löytämisestä, erityisesti tutkimuksista, joita hän teki siitä, kuinka sähkö liikkuu kaasujen läpi..

Bohrin tarkoituksena oli kääntää väitöskirja englanniksi, mikä liittyi tarkalleen elektronien tutkimukseen. Thomson ei kuitenkaan osoittanut todellista kiinnostusta Bohriin, minkä vuoksi viimeksi mainittu päätti poistua sinne ja suunnitteli opintojaan Manchesterin yliopistoon.

Sukulaisuussuhde henkilöön Ernest Rutherford

Manchesterin yliopistossa ollessaan Niels Bohr sai tilaisuuden kertoa brittiläisen fyysikon ja kemian Ernest Rutherfordin kanssa. Hän oli ollut myös Thomsonin avustaja ja voittanut myöhemmin Nobel-palkinnon. Bohr oppi paljon Rutherfordilta, etenkin radioaktiivisuuden ja atomimallien alalla.

Ajan myötä kahden tutkijan yhteistyö kasvoi ja heidän ystävyytensä kasvoi. Yksi tapahtumista, joissa molemmat tutkijat olivat vuorovaikutuksessa kokeellisella alalla, liittyi Rutherfordin ehdottamaan atomimalliin.

Tämä malli oli totta käsitteellisessä kentässä, mutta sitä ei ollut mahdollista ajatella kehystämällä sitä klassisen fysiikan laeihin. Tämän perusteella Bohr uskalsi sanoa, että syy tähän oli, että atomien dynamiikka ei ollut klassisen fysiikan lakien alainen.

Pohjoismainen teoreettisen fysiikan instituutti

Niels Bohria pidettiin ujoina ja introverteina miehinä, mutta hänen vuonna 1913 julkaisemansa esseesarjat saivat hänelle laajan tunnustuksen tieteellisellä alalla, mikä teki hänestä tunnustetun julkisyhteisön. Nämä esseet liittyivät hänen käsitykseen atomin rakenteesta.

Vuonna 1916 Bohr matkusti Kööpenhaminaan ja siellä kotikaupungissaan hän aloitti teoreettisen fysiikan opettamisen Kööpenhaminan yliopistossa, missä hän opiskeli.

Tässä asemassa ja aikaisemmin saavutetun maineen ansiosta Bohr sai riittävästi rahaa, joka tarvittiin perustamaan vuonna 1920 Pohjoismainen teoreettisen fysiikan instituutti.

Tanskalainen fyysikko johti tätä instituuttia vuosina 1921 - 1962, jolloin hän kuoli. Myöhemmin instituutti muutti nimeään, ja sitä kutsuttiin Niels Bohr -instituutiksi perustajansa kunniaksi.

Hyvin pian tästä instituutista tuli viite tärkeimpien tuolloin tehtyjen, atomiin ja sen rakenteeseen liittyvien löytöjen kannalta.

Pohjoismainen teoreettisen fysiikan instituutti oli lyhyessä ajassa tasalla muiden alueen yliopistojen kanssa, joilla on enemmän perinteitä, kuten saksalaisten Göttingenin ja Münchenin yliopistojen.

Kööpenhaminan koulu

1920-luku oli Niels Bohrille erittäin tärkeä, koska noina vuosina hän antoi kaksi hänen teoriansa perusperiaatetta: kirjeenvaihdon periaatteen, joka julkaistiin vuonna 1923, ja täydentävyyden periaatteen, joka lisättiin vuonna 1928.

Edellä mainitut periaatteet olivat perusta, jolle Kööpenhaminan kvanttimekaniikan koulu, jota kutsutaan myös Kööpenhaminan tulkinnaksi, alkoi muodostua.

Tämä koulu löysi vastustajia suurista tutkijoista, kuten Albert Einsteinista itsestään, joka erilaisten lähestymistapojen vastustamisen jälkeen päätyi tunnustamaan Niels Bohr yhdeksi ajan parhaista tieteellisistä tutkijoista.

Toisaalta vuonna 1922 hän sai Nobelin fysiikan palkinnon atomien uudelleenjärjestelyihin liittyvistä kokeilusta. Samana vuonna syntyi hänen ainoa poikansa Aage Niels Bohr, joka opiskeli lopulta instituutissa, jota Niels johti. Myöhemmin hänestä tuli sen johtaja ja lisäksi vuonna 1975 hän sai Nobelin fysiikan palkinnon.

Bohr asettui 1930-luvulla Yhdysvaltoihin ja keskittyi ydinfission alan julkistamiseen. Juuri tässä yhteydessä Bohr määritteli plutoniumin halkeamisominaisuuden.

Kyseisen vuosikymmenen lopulla, vuonna 1939, Bohr palasi Kööpenhaminaan ja sai nimityksen Tanskan kuninkaallisen tiedeakatemian presidentiksi.

Toinen maailmansota

Vuonna 1940 Niels Bohr oli Kööpenhaminassa, ja toisen maailmansodan seurauksena kolme vuotta myöhemmin hänet pakotettiin pakenemaan Ruotsiin yhdessä perheensä kanssa, koska Bohr oli juutalaista alkuperää.

Ruotsista Bohr matkusti Yhdysvaltoihin. Siellä hän asettui ja liittyi Manhattan-projektin yhteistyöryhmään, joka tuotti ensimmäisen atomipommin. Tämä projekti toteutettiin laboratoriossa, joka sijaitsee Los Alamosissa, New Mexico, ja hänen osallistumisensa aikana projektiin Bohr muutti nimensä Nicholas Bakeriksi.

Kotiin tuleminen ja kuolema

Toisen maailmansodan lopussa Bohr palasi Kööpenhaminaan, josta hänestä tuli jälleen Pohjoismaiden teoreettisen fysiikan instituutin johtaja ja joka aina kannatti atomienergian käyttöä hyödyllisillä tavoitteilla ja pyrkii aina tehokkuuteen eri prosesseissa.

Tämä taipumus johtuu siitä, että Bohr oli tietoinen suurista vaurioista, joita löytönsä voi tehdä, ja samalla hän tiesi, että tämän tyyppiselle erittäin voimakkaalle energialle on rakentavampi hyöty. Niels Bohr omistautui siis 1950-luvulta lähtien konferensseihin, joissa keskityttiin atomienergian rauhanomaiseen käyttöön.

Kuten aiemmin mainitsimme, Bohr ei menettänyt atomienergian laajuutta, joten sen asianmukaisen käytön edistämisen lisäksi hän totesi myös, että hallitusten on varmistettava, että tätä energiaa ei käytetä tuhoisalla tavalla.

Tämä käsite otettiin käyttöön vuonna 1951, yli sadan tunnetun tutkijan ja tutkijan allekirjoittamassa manifestissa.

Tämän toiminnan ja hänen aikaisemman atomienergian rauhanomaisen käytön hyväksi tekemän työn seurauksena Ford-säätiö myönsi hänelle vuonna 1957 Atom for Peace -palkinnon, joka annettiin henkilöille, jotka pyrkivät edistämään tämän tyyppisen energian positiivista käyttöä.

Niels Bohr kuoli 18. marraskuuta 1962 kotikaupungissaan Kööpenhaminassa 77-vuotiaana.

Niels Bohrin kommentteja ja löytöjä

Bohr ja Albert Einstein

Atomimalli ja rakenne

Niels Bohrin atomimallia pidetään yhtenä hänen suurimmista panoksistaan ​​fysiikan ja tieteen maailmaan yleensä. Hän oli ensimmäinen, joka näytti atomin positiivisesti varautuneena ytimenä, jota ympäröivät kiertävät elektronit.

Bohr onnistui löytämään atomin sisäisen toimintamekanismin: elektronit kykenevät kiertämään itsenäisesti ytimen ympärillä. Ytimen ulkokehällä olevien elektronien lukumäärä määrää fysikaalisen elementin ominaisuudet.

Saadakseen tämän atomimallin, Bohr sovelsi Max Planckin kvanttiteoriaa Rutherfordin kehittämään atomimalliin, saaden tuloksena mallin, joka ansaitsi hänelle Nobel-palkinnon. Bohr esitti atomin rakenteen pienenä aurinkokunnanä.

Kvanttikäsitteet atomitasolla

Mikä johti Bohrin atomimallin pitämiseen vallankumouksellisena, oli menetelmä, jota hän käytti sen saavuttamiseen: kvanttifysiikan teorioiden soveltaminen ja niiden suhteet atomi-ilmiöihin.

Näillä sovelluksilla Bohr pystyi määrittämään elektronien liikkeet atomin ytimen ympärillä ja niiden ominaisuuksien muutokset.

Samalla tavalla näiden käsitteiden avulla hän pystyi saamaan kuvan siitä, kuinka aine kykenee absorboimaan ja lähettämään valoa sen eniten havaittavissa olevista sisäisistä rakenteista.

Bohr-van Leeuwen-lauseen löytäminen

Bohr-van Leeuwen -lause on lause, jota sovelletaan mekaniikan alueelle. Ensin Bohrin vuonna 1911 työskentelemä ja myöhemmin van Leeuwenin täydentämä, tämän lauseen soveltaminen pystyi erottamaan klassisen fysiikan laajuuden kvanttifysiikkaan.

Lause väittää, että klassisen mekaniikan ja tilastollisen mekaniikan soveltamisesta johtuva magnetoituminen on aina nolla. Bohr ja van Leeuwen onnistuivat vilkaisemaan tiettyjä käsitteitä, joita voitiin kehittää vain kvanttifysiikan avulla.

Nykyään molempien tutkijoiden lausetta sovelletaan menestyksekkäästi esimerkiksi plasmafysiikan, sähkömekaanisen ja sähkötekniikan aloilla.

Täydentävyyden periaate

Kvanttimekaniikassa Bohrin muotoilema täydentävyysperiaate, joka edustaa samanaikaisesti teoreettista ja tuloksena olevaa lähestymistapaa, väittää, että kvanttiprosessien kohteena olevilla esineillä on komplementaarisia ominaisuuksia, joita ei voida havaita tai keskiarvoistaa samanaikaisesti.

Tämä täydentävyyden periaate on syntynyt toisesta Bohrin kehittämästä postulaatista: Kööpenhaminan tulkinta; perustavanlaatuinen kvantimekaniikan tutkimukselle.

Kööpenhaminan tulkinta

Niels Bohr kehitti tutkijoiden Max Bornin ja Werner Heisenbergin avulla tämän kvantimekaniikan tulkinnan, jonka avulla pystyttiin selvittämään joitain mekaanisia prosesseja mahdollistavista elementeistä ja niiden eroista. Vuonna 1927 muotoiltua sitä pidetään perinteisenä tulkintana.

Kööpenhaminan tulkinnan mukaan fysikaalisilla järjestelmillä ei ole selviä ominaisuuksia ennen kuin niille tehdään mittauksia, ja kvanttimekaniikka pystyy vain ennustamaan todennäköisyydet, joiden avulla tehdyt mittaukset tuottavat tiettyjä tuloksia.

Jaksollisen taulukon rakenne

Atomimallin tulkinnan perusteella Bohr pystyi rakentamaan yksityiskohtaisemmin tuolloin olemassa olevien elementtien jaksollisen taulukon.

Hän pystyi toteamaan, että alkuaineen kemialliset ominaisuudet ja sitoutumiskyky liittyvät läheisesti sen valenss varaukseen.

Jakson taulukkoon sovellettu Bohrin työ johti uuden kemian alan: kvantikemian, kehittämiseen.

Samoin elementti, joka tunnetaan nimellä boori (Bohrium, Bh), saa nimensä Niels Bohrin kunniaksi.

Ydinreaktiot

Ehdotettua mallia käyttämällä Bohr pystyi ehdottamaan ja perustamaan ydinreaktioiden mekanismeja kaksivaiheisesta prosessista.

Pommittamalla vähän energiaa kuluttavia hiukkasia muodostuu uusi, heikkovakauttava ydin, joka lopulta säteilee gammasäteitä, kun taas sen eheys heikkenee.

Tätä Bohrin löytöä pidettiin avainasemana tieteen alalla pitkään, kunnes yksi hänen pojistaan, Aage Bohr, työskenteli ja paransi sitä vuosia myöhemmin.

Ydinfission selitys

Ydinfissio on ydinreaktion prosessi, jossa atomin ydin alkaa jakaa pienempiin osiin.

Tämä prosessi pystyy tuottamaan suuria määriä protoneja ja fotoneja, vapauttaen energiaa samaan aikaan ja jatkuvasti.

Niels Bohr kehitti mallin, jonka avulla voitiin selittää joidenkin elementtien ydinfissioprosessi. Tämä malli koostui nestepisaran havainnoinnista, joka edustaisi ytimen rakennetta.

Samalla tavalla kuin pisaran kiinteä rakenne voidaan jakaa kahteen samanlaiseen osaan, Bohr onnistui osoittamaan, että sama voi tapahtua atomiytimen kanssa, koska se pystyy tuottamaan uusia muodostumis- tai huonontumisprosesseja atomitasolla.

Viitteet

1. Bohr, N. (1955). Ihminen ja fysiikka. Theoria: Kansainvälinen tiedeteorian, historian ja perusteiden lehti, 3.-8.
2. Lozada, RS (2008). Niels Bohr. Yliopistolaki, 36-39.
3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Tosiasiat. Haettu osoitteesta Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Tarkka todistus Bohr-van Leeuwen -lauseesta puoliklassisessa rajassa. RMP, 50.
5. Encyclopædia Britannican toimittajat. (17. marraskuuta 2016). Yhdistetyn ytimen malli. Haettu tietosanakirjasta Britannica: britannica.com.