Niels Bohr Biograafia ja panused



Niels Bohr (1885-1962) oli Taani füüsik, kes võitis 1922. aastal Nobeli füüsika auhinna aatomite struktuuri ja kiirgustasemete uurimise eest. Bohr oli ka Euroopa maades kõrgelt hinnatud ja mainekamaid inglise ülikoole tuntav teadlane ja uudishimulik filosoofia.

Ta töötas koos teiste tuntud teadlaste ja Nobeli laureaatidega, näiteks J.J. Thompson ja Ernest Rutherford, kes julgustasid teda jätkama oma uurimistööd aatomialal.

Bohri huvi aatomistruktuuri vastu tõi ta liikuma ülikoolide vahel, et leida üks, mis andis talle ruumi oma teadustöö arendamiseks tema enda tingimustel.

Niels Bohr alustas Rutherfordi avastustest, et jätkata nende arendamist, kuni ta suudab oma jälje printida.

Bohril oli rohkem kui kuue lapse perekond, ta oli teiste teaduslike kõrgkoolide juhendaja, näiteks Werner Heisenberg ja Taani Kuningliku Teaduste Akadeemia president, samuti teiste teadusakadeemiate liige üle maailma.

Indeks

  • 1 Biograafia
    • 1.1 Uuringud
    • 1.2 Seos Ernest Rutherfordiga
    • 1.3 Põhjamaade teoreetilise füüsika instituut
    • 1.4 Kopenhaageni kool
    • 1.5 II maailmasõda
    • 1.6 Tagasi koju ja surma
  • 2 Niels Bohri panused ja avastused
    • 2.1 Aatomi mudel ja struktuur
    • 2.2 Kvantikontseptsioonid aatomi tasandil
    • 2.3 Bohr-van Leeuweni teooria avastamine
    • 2.4 Vastastikuse täiendavuse põhimõte
    • 2.5 Kopenhaageni tõlgendamine
    • 2.6 Perioodilise tabeli ülesehitus
    • 2.7 Tuumareaktsioonid
    • 2.8 Tuuma lõhustumise selgitus
  • 3 Viited

Biograafia

Niels Bohr sündis 7. oktoobril 1885 Taani pealinnas Kopenhaagenis. Nielsi isa nimeks oli Christian ja ta oli Kopenhaageni ülikooli füsioloogia professor.

Teisest küljest oli Nielsi ema Ellen Adler, kelle perekond oli majanduslikult privilegeeritud, mõjutades Taani panganduskeskkonda. Nielsi perekondlik olukord võimaldas tal tutvuda sellel ajal privilegeeritud haridusega.

Uuringud

Niels Bohr sai huvi füüsika vastu ja õppis Kopenhaageni ülikoolis, kust sai 1911. aastal magistrikraadi füüsikas. Seejärel sõitis ta Inglismaale, kus ta õppis Cambridge'i ülikooli Cavendishi laboris.

Peamine motivatsioon õppida oli saada inglise keele päritolu keemik Joseph John Thomson, kes sai 1906. aastal Nobeli auhinna elektroni avastamise eest, eriti uuringute kohta, mida ta tegi gaasi gaasi liikumise kohta.

Bohri eesmärk oli tõlkida oma doktoritöö inglise keelde, mis oli täpselt seotud elektronide uuringuga. Kuid Thomson ei näidanud tegelikku huvi Bohri vastu, mistõttu viimane otsustas lahkuda ja seada oma kursuse Manchesteri ülikooli poole.

Seos Ernest Rutherfordiga

Manchesteri ülikoolis oli Niels Bohril võimalus jagada Briti füüsikut ja keemikut Ernest Rutherfordit. Ta oli olnud ka Thomsoni assistent ja võitis seejärel Nobeli preemia. Bohr õppis palju Rutherfordi käest, eriti radioaktiivsuse ja aatomimudelite valdkonnas.

Aja möödudes kasvas mõlema teadlase koostöö ja nende sõbralik võlakiri kasvas. Üks sündmusi, milles mõlemad teadlased eksperimentaalses valdkonnas suhtlesid, oli seotud Rutherfordi pakutud aatomi mudeliga..

See mudel oli kontseptuaalses valdkonnas tõsi, kuid seda ei olnud võimalik ette kujutada, kujundades seda klassikalise füüsika seadustes. Seda arvestades julges Bohr öelda, et selle põhjuseks oli see, et aatomite dünaamika ei kuulu klassikalise füüsika seaduste alla..

Põhjamaade teoreetilise füüsika instituut

Niels Bohrit peeti häbelikuks ja introvertsiooniks, kuid 1913. aastal avaldatud esseesid tunnustasid teaduse valdkonnas laialdast tunnustust, mis tegi temast tunnustatud avalikkuse. Need esseed olid seotud tema kontseptsiooniga aatomi struktuurist.

1916. aastal sõitis Bohr Kopenhaagenisse ja seal asus ta oma kodulinnas Kopenhaageni Ülikoolis andma teoreetilise füüsika kursusi, kus õpiti seal, kus ta oli moodustatud.

Olles sellises olukorras ja tänu varem omandatud kuulsusele, sai Bohr piisavalt raha, mis oli vajalik 1920. aastal Põhjamaade teoreetilise füüsika instituudi loomiseks..

Taani füüsik juhtis seda instituudi aastatel 1921–1962, mil ta suri. Hiljem muutis instituut oma nime ja nimetati selle asutaja auks Niels Bohri instituudiks. 

Peagi sai sellest instituudist lähtepunktiks kõige olulisemad avastused, mis aatomi ja selle konformatsiooni ajal tehti..

Lühikese aja jooksul oli Põhjamaade Teoreetilise Füüsika Instituut sarnane teiste traditsioonilisemate ülikoolidega, nagu Saksamaa Göttingeni ja Müncheni ülikoolid..

Kopenhaageni kool

1920. aastad olid Niels Bohrile väga olulised, kuna nende aastate jooksul andis ta välja kaks tema teooriate aluspõhimõtet: 1923. aastal välja antud kirjavahetuse põhimõte ja 1928. aastal lisatud vastastikuse täiendavuse põhimõte..

Eespool nimetatud põhimõtted olid aluseks sellele, kuidas moodustada Kopenhaageni Quantum Mechanics'i kool, mida nimetatakse ka Kopenhaageni tõlgenduseks..

See kool leidis, et suured teadlased, nagu sama Albert Einstein, olid ebasoodsad, et pärast opositsiooni enne mitmekülgseid ekspositsioone tunnistas ta Niels Bohrile sarnaselt aja parima uurijana..

Teisest küljest sai ta 1922. aastal aatomi ümberkorraldamisega seotud eksperimentide eest Nobeli füüsika auhinna ja samal aastal sündis tema ainus poeg Aage Niels Bohr, kes lõpuks koolitas Nielsi juhitud instituudis. Hiljem sai temast direktor ja lisaks sai ta 1975. aastal füüsika Nobeli preemia.

30ndate aastate jooksul asus Bohr Ameerika Ühendriikidesse ja keskendus tuuma lõhustumise valdkonna avalikustamisele. Selles kontekstis määras Bohr plutooniumi lõhustuva omaduse.

Selle kümnendi lõpus pöördus Bohr Kopenhaagenisse 1939. aastal ja sai Taani Kuningliku Teaduste Akadeemia presidendi ametisse nimetamise.

Teine maailmasõda

1940. aastal oli Niels Bohr Kopenhaagenis ja Teise maailmasõja tulemusena oli ta kolm aastat hiljem oma perega Rootsisse põgenenud, sest Bohril oli juudi päritolu.

Rootsist sõitis Bohr Ameerika Ühendriikidesse. Seal asus ta sisse ja liitus Manhattani projekti koostöö meeskonnaga, mis valmistas esimese aatomipommi. See projekt viidi läbi laboris, mille asukoht oli Los Alamos, New Mexico'is ning selle projektis osalemise ajal muutis Bohr oma nime Nicholas Bakeriks.

Tagasi koju ja surma

Teise maailmasõja lõpus naasis Bohr Kopenhaagenisse, kus ta oli taas Põhjamaade Teoreetilise Füüsika Instituudi juhatajana ning alati toetanud kasulike eesmärkidega aatomienergia rakendamist, otsides alati tõhusust erinevates protsessides..

See kalduvus on sellepärast, et Bohr oli teadlik suurest kahjust, mida ta avastas, ja samal ajal teadis ta, et selle võimas energialiigi jaoks on olemas konstruktiivsem kasutamine. Siis pühendas Niels Bohr alates 1950. aastatest loenguid, mis keskendusid aatomienergia rahumeelsele kasutamisele.

Nagu varem mainitud, ei jätnud Bohr aatomienergia suurust, nii et lisaks sellele, et ta toetas selle nõuetekohast kasutamist, nägi ta ka seda, et just need valitsused, kes pidid tagama, et seda energiat ei kasutata hävitaval viisil.

See mõiste esitati 1951. aastal manifesti allkirjastades rohkem kui sada tuntud teadlast ja teadlast.

Selle tegevuse tulemusena ja oma eelmise aatomienergia rahumeelset kasutamist toetava töö tulemusena andis Ford Foundation 1957. aastal talle auhinna Aatomid rahu eest, mis anti isikutele, kes püüdsid edendada seda tüüpi energia positiivset kasutamist..

Niels Bohr suri 18. novembril 1962 Kopenhaagenis, tema kodulinnas, 77-aastasena.

Niels Bohri panused ja avastused

Aatomi mudel ja struktuur

Niels Bohri aatomi mudelit peetakse üheks tema suurimaks panuseks füüsika ja teaduste maailmas üldiselt. Ta oli esimene, kes näitas aatomit positiivselt laetud tuumana ja ümbritses elektronide ringi.

Bohril õnnestus avastada aatomi sisemise toimimise mehhanism: elektronid on võimelised iseseisvalt ümber tuuma. Tuuma välimises orbiidis olevate elektronide arv määrab füüsilise elemendi omadused.

Selle aatomimudeli saamiseks rakendas Bohr Max Plancki kvantteooriat Rutherfordi väljatöötatud aatomimudelile, mille tulemusena sai mudel Nobeli preemia. Bohr tutvustas aatomistruktuuri väikese päikesesüsteemina.

Kvantmõisted aatomi tasandil

Mis viis Bohri aatomi mudeli revolutsiooniliseks muutmisele, oli meetod, mida ta selle saavutamiseks kasutas: kvantfüüsika teooriate rakendamine ja nende seos aatomi nähtustega.

Nende rakendustega suutis Bohr määrata elektronide liikumise aatomituuma ümber, samuti nende omaduste muutusi.

Samamoodi suutis ta nende kontseptsioonide kaudu saada mõiste sellest, kuidas aine on võimeline imenduma ja kiirgama valgust oma kõige tundmatumatest sisemistest struktuuridest..

Teoreemi Bohr-van Leeuweni avastamine

Teoreem Bohr-van Leeuwen on teoreem, mida rakendatakse mehaanika valdkonnas. Esmakordselt töötas Bohr 1911. aastal ja seejärel täiendas van Leeuwen, selle teoreemi rakendamisel õnnestus eristada klassikalise füüsika ulatust kvantfüüsikast.

Teoreem ütleb, et klassikalise mehaanika ja statistilise mehaanika rakendamisest tulenev magnetiseerimine on alati null. Bohril ja van Leeuwenil õnnestus vaadata mõningaid kontseptsioone, mida saab arendada ainult kvantfüüsika abil.

Täna rakendatakse mõlema teadlase teoreemi edukalt sellistes valdkondades nagu plasmafüüsika, elektromehaanika ja elektrotehnika.

Täiendavuse põhimõte

Kvantmehaanikas väidab Bohr'i sõnastatud teoreetilist lähenemist ja samaaegselt tulemuseks olevat komplementaarsuse põhimõtet, et kvantprotsessidele allutatud objektidel on täiendavad atribuudid, mida ei saa üheaegselt jälgida või vahendada..

See vastastikuse täiendavuse põhimõte on sündinud teisest Bohri poolt välja töötatud postulatsioonist: Kopenhaageni tõlgendus; kvantmehaanika uurimise põhialuseks.

Kopenhaageni tõlgendamine

Teadlaste Max Born ja Werner Heisenberg abiga arendas Niels Bohr välja selle kvantmehaanika tõlgenduse, mis võimaldas selgitada mõningaid elemente, mis võimaldavad mehaanilisi protsesse, samuti nende erinevusi. 1927. aastal sõnastatud traditsiooniliseks tõlgenduseks.

Kopenhaageni tõlgenduse kohaselt ei ole füüsilistel süsteemidel enne mõõtmiste teostamist määratletud omadusi ning kvantmehaanika suudab ennustada ainult tõenäosusi, millega tehtud mõõtmised annavad teatud tulemusi.

Perioodilise tabeli ülesehitus

Aatomimudeli tõlgendamise tulemusena suutis Bohr struktureerida üksikasjalikumalt sel ajal olemasolevate elementide perioodilise tabeli..

Ta suutis kinnitada, et elemendi keemilised omadused ja sidumisvõime on tihedalt seotud valentside koormusega.

Perioodilisele tabelile rakendatud Bohri tööd andsid uue keemia valdkonna arengu: kvantkeemia.

Samamoodi saab nimeks Boro (Bohrium, Bh) oma nime Niels Bohrilt.

Tuumareaktsioonid

Kavandatava mudeli abil suutis Bohr välja pakkuda ja luua kaheastmelise protsessi tuumareaktsioonide mehhanismid.

Madala energiasisaldusega osakeste pommitamise teel moodustub uus madala stabiilsusega südamik, mis kiirgab lõpuks gammakiirgust, samas kui selle terviklikkus laguneb.

Bohri avastamist peeti pikka aega võtmetähtsusega teadusvaldkonnaks, kuni üks selle lapsed, Aage Bohr, töötasid ja parandasid neid aastaid hiljem..

Tuuma lõhustumise selgitus

Tuuma lõhustumine on tuumareaktsioon, mille käigus aatomituum hakkab jagunema väiksemateks osadeks.

See protsess on võimeline tootma suurel hulgal prootoneid ja fotoneid, vabastades samal ajal ja pidevalt energiat.

Niels Bohr töötas välja mudeli, mis võimaldas selgitada mõnede elementide tuuma lõhustumist. See mudel seisnes vedeliku tilga jälgimises, mis esindaks tuuma struktuuri.

Samamoodi, et languse tervikstruktuuri saab jagada kaheks sarnaseks osaks, õnnestus Bohril näidata, et sama asi võib juhtuda aatomi tuumaga, olles võimeline tekitama uusi aatomitaseme moodustamise või halvenemise protsesse..

Viited

  1. Bohr, N. (1955). Inimene ja füüsiline teadus. Theoria: rahvusvaheline ajakiri teooria, ajaloo ja sihtasutuste kohta, 3-8.
  2. Lozada, R. S. (2008). Niels Bohr. Ülikooli seadus, 36-39.
  3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Faktid. Välja otsitud Nobelprize.org-st: nobelprize.org
  4. Savoie, B. (2014). Täpne tõend Bohr-van Leeuweni teoreemist semiklassikalises piiris. RMP, 50.
  5. Encyclopædia Britannica toimetajad. (17. november 2016). Kombineeritud tuuma mudel. Välja otsitud andmebaasist Encyclopedia Britannica: britannica.com.