Нільса Бора Біографія та внески



Нільс Бор (1885-1962) був датським фізиком, який отримав Нобелівську премію з фізики в 1922 році за його дослідження, пов'язані зі структурою атомів та рівнями їх випромінювання. Вихований і освічений на європейських землях, в найпрестижніших англійських університетах, Бор був також відомим дослідником і цікавим філософією.

Він працював разом з іншими відомими вченими і лауреатами Нобелівської премії, такими як J.J. Томпсон і Ернест Резерфорд, які закликали його продовжувати свої дослідження в атомній області.

Інтерес Бора до атомної структури змусив його рухатися між університетами, щоб знайти той, який дав йому простір для розвитку своїх досліджень під його власними умовами..

Нільс Бор почав з відкриттів, зроблених Резерфордом, щоб продовжувати їх розробляти, поки він не зможе надрукувати власний відбиток.

Бор отримав сім'ю з понад шести дітей, викладачем інших наукових знаків, таких як Вернер Гейзенберг і президент Королівської академії наук Данії, а також член інших наукових академій світу..

Індекс

  • 1 Біографія
    • 1.1 Дослідження
    • 1.2 Відносини з Ернестом Резерфордом
    • 1.3 Нордичний інститут теоретичної фізики
    • 1.4 Копенгагенська школа
    • 1.5 Друга світова війна
    • 1.6 Повернення додому і смерть
  • 2 Внески та відкриття Нільса Бора
    • 2.1 Модель і структура атома
    • 2.2 Квантові концепції на атомному рівні
    • 2.3. Відкриття теореми Бора-ван Леувена
    • 2.4 Принцип взаємодоповнення
    • 2.5 Тлумачення Копенгагена
    • 2.6 Структура періодичної таблиці
    • 2.7 Ядерні реакції
    • 2.8 Роз'яснення ядерного поділу
  • 3 Посилання

Біографія

Нільс Бор народився 7 жовтня 1885 року в Копенгагені, столиці Данії. Батько Нільса був названий християнином і був професором фізіології в Копенгагенському університеті.

З іншого боку, мати Нілса була Еллен Адлер, чия сім'я була економічно привілейованою, яка мала вплив у банківському середовищі Данії. Сімейне становище Нільса дозволило йому отримати доступ до освіти, яка вважалася привілейованою на той час.

Дослідження

Нільс Бор став цікавитися фізикою і навчався в Копенгагенському університеті, з якого отримав ступінь магістра з фізики в 1911 році. Згодом він поїхав до Англії, де навчався в Кавендішській лабораторії Кембриджського університету..

Головною мотивацією для вивчення було одержання опіки Джозефа Джона Томсона, хіміка англійського походження, яка отримала Нобелівську премію в 1906 році за відкриття електрона, зокрема для досліджень, які він проводив, про те, як електрика рухається через гази.

Намір Бора полягав у перекладі своєї докторської дисертації на англійську мову, яка була точно пов'язана з вивченням електронів. Тим не менше, Томсон не виявив реального інтересу до Бора, тому останній вирішив піти і поставив свій курс до університету Манчестера..

Відносини з Ернестом Резерфордом

У університеті Манчестера Нільс Бор отримав можливість поділитися з англійським фізиком і хіміком Ернестом Резерфордом. Він також був помічником Томсона і згодом отримав Нобелівську премію. Бор багато чому навчився з боку Резерфорда, особливо в області радіоактивності і атомних моделей.

З плином часу співпраця між обома вченими зростала, а дружні зв'язки зростали. Одне з подій, в якому обидва вчені взаємодіяли в експериментальному полі, було пов'язано з моделлю атома, запропонованого Резерфордом.

Ця модель була істинною в концептуальному полі, але її не можна було уявити, образивши її в закони класичної фізики. Враховуючи це, Бор наважився сказати, що причиною цього було те, що динаміка атомів не підлягала законам класичної фізики..

Північний інститут теоретичної фізики

Нільс Бор вважався сором'язливою і інтровертованою людиною, проте серія есе, опублікована в 1913 році, принесла йому широке визнання в науковій сфері, що зробило його визнаним громадським діячем. Ці есе були пов'язані з його концепцією структури атома.

У 1916 році Бор відправився в Копенгаген і там, у своєму рідному місті, почав проводити заняття з теоретичної фізики в Університеті Копенгагена, де навчався там, де він був створений..

Будучи в цій позиції і завдяки славі, що здобула раніше, Бор отримав достатньо грошей, необхідних для створення в 1920 році Північного інституту теоретичної фізики..

Данський фізик керував цим інститутом з 1921 по 1962 рік, в якому він помер. Пізніше інститут змінив назву і був названий Інститутом Нільса Бора, на честь його засновника. 

Дуже скоро цей інститут став посиланням з точки зору найважливіших відкриттів, які були зроблені в той час, пов'язаний з атомом і його конформацією.

За короткий час Скандинавський інститут теоретичної фізики був нарівні з іншими університетами, що мають більше традицій у цій галузі, таких як німецькі університети Геттінгена та Мюнхена..

Школа Копенгагена

1920-ті роки були дуже важливими для Нільса Бора, оскільки в ці роки він видав два основоположні принципи його теорій: принцип кореспонденції, виданий в 1923 році, і принцип взаємодоповнення, доданий у 1928 році..

Вищезазначені принципи стали основою, на якій почала формуватися Копенгагенська школа квантової механіки, яка також називається Копенгагенська інтерпретація..

Ця школа знайшла несприятливих у великих вчених, як той самий Альберт Ейнштейн, що після опозиції перед різноманітними експозиціями, вона закінчилася тим, що визнала Нільса Бора одним з кращих наукових дослідників того часу..

З іншого боку, в 1922 році він отримав Нобелівську премію з фізики за свої експерименти, пов'язані з атомною реструктуризацією, і в тому ж році народився його єдиний син, Айге Нільс Бор, який згодом пройшов навчання в інституті під керівництвом Нільса. Пізніше він став його директором і, крім того, в 1975 році отримав Нобелівську премію з фізики.

Протягом 30-х років Бор оселився в США і зосередився на оприлюдненні поля ядерного поділу. Саме в цьому контексті Бор визначив характеристику плутонію.

Наприкінці цього десятиліття, в 1939 році, Бор повернувся в Копенгаген і отримав призначення президента Королівської академії наук Данії.

Друга світова війна

У 1940 році Нільс Бор був у Копенгагені, і в результаті Другої світової війни, через три роки, він був змушений втекти до Швеції з родиною, оскільки Бор мав єврейське походження..

З Швеції Бор відправився до США. Там він оселився і приєднався до команди співробітництва проекту «Манхеттен», яка випустила першу атомну бомбу. Цей проект був проведений в лабораторії, в якій розташовувався Лос-Аламос, в Нью-Мексико, і під час участі в цьому проекті Бор змінив назву на Ніколаса Бейкера..

Повернення додому і смерть

Наприкінці Другої світової війни Бор повернувся в Копенгаген, де знову став директором Північного інституту теоретичної фізики і завжди виступав за застосування атомної енергії з корисними цілями, завжди шукаючи ефективності в різних процесах..

Це схильність тому, що Бор усвідомлював величезний збиток, який може бути викликаний тим, що він виявив, і в той же час він знав, що існує більш конструктивне використання для цього потужного типу енергії. Потім, починаючи з 1950-х років, Нільс Бор присвятив себе лекціям, присвяченим мирному використанню атомної енергії.

Як згадувалося раніше, Бор не пропустив величину атомної енергії, тому, крім пропаганди для її правильного використання, він також передбачив, що саме уряди повинні були забезпечити, щоб ця енергія не використовувалася деструктивно..

Це поняття було представлено в 1951 році в маніфесті, підписаному більше ста відомими в той час дослідниками і вченими.

Як наслідок цієї акції, та його попередньої роботи на користь мирного використання атомної енергії, Фонд Форда в 1957 році присудив йому нагороду «Атоми за мир», яку приділяють особистостям, які прагнули сприяти позитивному використанню цього типу енергії..

Нільс Бор помер 18 листопада 1962 року в Копенгагені, його рідному місті, у віці 77 років.

Внески та відкриття Нільса Бора

Модель і структура атома

Атомна модель Нільса Бора вважається одним з його найбільших внесків у світ фізики і науки в цілому. Він першим виявив атом як позитивно заряджений ядро ​​і оточений орбітами електронів.

Бору вдалося виявити механізм внутрішнього функціонування атома: електрони здатні самостійно обертатися навколо ядра. Кількість електронів, присутніх на зовнішній орбіті ядра, визначає властивості фізичного елемента.

Щоб отримати цю атомну модель, Бор застосував квантову теорію Макса Планка до атомної моделі, розробленої Резерфордом, отримавши в результаті модель, яка принесла йому Нобелівську премію. Бор представив атомну структуру як маленьку сонячну систему.

Квантові концепції на атомному рівні

Те, що привело до революційної моделі атомної моделі Бора, було методом, яким його домоглися: застосування теорій квантової фізики та їх взаємозв'язок з атомними явищами.

За допомогою цих застосувань Бору вдалося визначити переміщення електронів навколо атомного ядра, а також зміни їх властивостей.

Таким же чином, за допомогою цих концепцій, він зміг отримати уявлення про те, як матерія здатна поглинати і випромінювати світло від своїх найбільш непомітних внутрішніх структур..

Відкриття теореми Бора-ван Леувена

Теорема Бора-ван Леувена є теоремою, що застосовується до області механіки. Вперше працював Бором у 1911 році, а потім доповнювався ван Леувен, застосуванню цієї теореми вдалося диференціювати сферу класичної фізики від квантової фізики..

Теорема стверджує, що намагніченість в результаті застосування класичної механіки і статистичної механіки завжди буде нульовою. Бор і ван Ліувен зуміли побачити певні концепції, які можна розробити тільки через квантову фізику.

Сьогодні теорема обох вчених успішно застосовується в таких областях, як фізика плазми, електромеханіка і електротехніка.

Принцип взаємодоповнення

У квантовій механіці принцип комплементарності, сформульований Бором, який представляє теоретичний підхід і в той же час виникає, стверджує, що об'єкти, що піддаються квантовим процесам, мають додаткові атрибуції, які не можна спостерігати або опосередковано одночасно..

Цей принцип комплементарності народжується з іншого постулата, розробленого Бором: тлумачення Копенгагена; фундаментальна для дослідження квантової механіки.

Інтерпретація Копенгагена

За допомогою вчених Макса Борна і Вернера Гейзенберга Нільс Бор розробив цю інтерпретацію квантової механіки, що дозволило з'ясувати деякі з елементів, які роблять можливими механічні процеси, а також їх відмінності. Сформульований у 1927 році, він вважається традиційним тлумаченням.

Згідно з інтерпретацією Копенгагена, фізичні системи не мають визначених властивостей перед тим, як піддаватися вимірам, а квантова механіка здатна тільки передбачити ймовірності, за допомогою яких отримані вимірювання дадуть певні результати..

Структура періодичної таблиці

З його інтерпретації атомної моделі Бор міг більш детально структурувати періодичну таблицю елементів, що існували на той час.

Він зміг стверджувати, що хімічні властивості і зв'язуюча здатність елемента тісно пов'язані з його навантаженням валентностей.

Роботи Бора, застосовані до таблиці Менделєєва, стали основою для розвитку нової галузі хімії: квантової хімії..

Таким же чином, елемент, відомий як Боро (Bohrium, Bh), отримує свою назву від данини від Niels Bohr.

Ядерні реакції

За допомогою запропонованої моделі Бору вдалося запропонувати і встановити механізми ядерних реакцій з двостадійного процесу.

Бомбардуючи низькоенергетичними частинками, формується нове низькостійке ядро, яке в кінцевому підсумку випускає гамма-промені, а її цілісність розпадається.

Це відкриття Бора тривалий час вважалося ключовим у науковій області, аж доти, доки його працював і вдосконалювався, через кілька років, одним з його дітей, Aage Bohr..

Пояснення ядерного поділу

Ядерний розподіл - це процес ядерної реакції, за допомогою якого атомне ядро ​​починає ділитися на менші частини.

Цей процес здатний виробляти велику кількість протонів і фотонів, вивільняючи енергію одночасно і постійно.

Нільс Бор розробив модель, яка дозволила пояснити процес поділу ядра деяких елементів. Ця модель полягала в спостереженні краплі рідини, яка представляла б структуру ядра.

Так само, як інтегральну структуру краплі можна розділити на дві подібні частини, Бору вдалося продемонструвати, що те ж саме може статися з атомним ядром, здатним генерувати нові процеси формування або погіршення на атомному рівні..

Список літератури

  1. Бор, Н. (1955). Людина і фізична наука. Теорія: Міжнародний журнал теорії, історії та основ науки, 3-8.
  2. Lozada, R. S. (2008). Нільс Бор. Акт університету, 36-39.
  3. Nobel Media AB. (2014). Нільс Бор - Факти. Отримано з Nobelprize.org: nobelprize.org
  4. Savoie, B. (2014). Суворий доказ теореми Бора-ван Леувена в півкласичній межі. RMP, 50.
  5. Редактори Британської енциклопедії. (17 листопада 2016 р.). Модель сполуки-ядра. Отримано з Британської енциклопедії: britannica.com.