Niels Bohr est un physicien danois et une personnalité publique, l'un des fondateurs de la physique moderne. Il a été le fondateur et le directeur de l'Institut de physique théorique de Copenhague, le fondateur de l'école scientifique mondiale et également un membre étranger de l'Académie des sciences de l'URSS. Cet article passera en revue l'histoire de la vie de Niels Bohr et ses principales réalisations.
Mérite
Le physicien danois Bohr Niels a fondé la théorie de l'atome, qui est basée sur le modèle planétaire de l'atome, les concepts quantiques et les postulats proposés par lui personnellement. De plus, on se souvient de Bohr pour ses importants travaux sur la théorie du noyau atomique, les réactions nucléaires et les métaux. Il a été l'un des participants à la création de la mécanique quantique. En plus des développements dans le domaine de la physique, Bohr possède un certain nombre d'ouvrages sur la philosophie et les sciences naturelles. Le scientifique a activement lutté contre la menace atomique. En 1922, il reçut le prix Nobel.
Enfance
Le futur scientifique Niels Bohr est né à Copenhague le 7 octobre 1885. Son père, Christian, était professeur de physiologie dans une université locale et sa mère, Ellen, venait d'une riche famille juive. Niels avait un frère cadet, Harald. Les parents ont essayé de rendre l'enfance de leurs fils heureuse et mouvementée. positifl'influence de la famille, et en particulier de la mère, a joué un rôle majeur dans le développement de leurs qualités spirituelles.
Éducation
Bohr a fait ses études primaires à l'école Gammelholm. Pendant ses années d'école, il aimait le football, et plus tard - le ski et la voile. À vingt-trois ans, Bohr est diplômé de l'Université de Copenhague, où il était considéré comme un physicien de recherche extraordinairement doué. Pour son projet de fin d'études sur la détermination de la tension superficielle de l'eau à l'aide des vibrations d'un jet d'eau, Niels a reçu une médaille d'or de l'Académie royale danoise des sciences. Après avoir reçu son éducation, l'aspirant physicien Bor Niels est resté travailler à l'université. Là, il a effectué un certain nombre d'études importantes. L'un d'eux était consacré à la théorie électronique classique des métaux et a constitué la base de la thèse de doctorat de Bohr.
Sortir des sentiers battus
Un jour, le président de la Royal Academy, Ernest Rutherford, a été sollicité par un collègue de l'Université de Copenhague. Ce dernier avait l'intention de donner à son élève la note la plus basse, alors qu'il pensait mériter une note « excellente ». Les deux parties au différend ont convenu de s'appuyer sur l'avis d'un tiers, un certain arbitre, qui est devenu Rutherford. Selon la question d'examen, l'étudiant devait expliquer comment un baromètre peut être utilisé pour déterminer la hauteur d'un bâtiment.
L'étudiant a répondu que pour cela, vous devez attacher un baromètre à une longue corde, grimper avec lui sur le toit du bâtiment, l'abaisser au sol et mesurer la longueur de la corde qui est descendue. D'une part, la réponse étaitabsolument vrai et complet, mais d'un autre côté, il avait peu de choses en commun avec la physique. Puis Rutherford suggéra à l'élève de réessayer de répondre. Il lui donna six minutes et l'avertit que la réponse devrait illustrer une compréhension des lois physiques. Cinq minutes plus tard, après avoir entendu de l'étudiant qu'il choisissait la meilleure de plusieurs solutions, Rutherford lui a demandé de répondre plus tôt que prévu. Cette fois, l'étudiant a suggéré de monter sur le toit avec un baromètre, de le jeter, de mesurer le temps de chute et, à l'aide d'une formule spéciale, de déterminer la hauteur. Cette réponse a satisfait le professeur, mais lui et Rutherford ne pouvaient se priver du plaisir d'écouter le reste des versions de l'élève.
La méthode suivante consistait à mesurer la hauteur de l'ombre du baromètre et la hauteur de l'ombre du bâtiment, puis à résoudre la proportion. Rutherford a aimé cette option et il a demandé avec enthousiasme à l'étudiant de mettre en évidence les méthodes restantes. Ensuite, l'étudiant lui a proposé l'option la plus simple. Il suffisait de poser le baromètre contre le mur du bâtiment et de faire des marques, puis de compter le nombre de marques et de les multiplier par la longueur du baromètre. L'étudiant pensait qu'une réponse aussi évidente ne devait certainement pas être négligée.
Afin de ne pas être considéré comme un farceur aux yeux des scientifiques, l'étudiant a suggéré l'option la plus sophistiquée. Après avoir attaché une ficelle au baromètre, dit-il, vous devez la balancer à la base du bâtiment et sur son toit, en mesurant l'ampleur de la gravité. À partir de la différence entre les données reçues, si vous le souhaitez, vous pouvez connaître la hauteur. De plus, en balançant un pendule sur une ficelle depuis le toit d'un bâtiment, on peut déterminer la hauteur à partir de la période de précession.
Enfin, un étudiantproposé de trouver le gérant de l'immeuble et, en échange d'un merveilleux baromètre, de découvrir la hauteur de sa part. Rutherford a demandé si l'étudiant ne connaissait vraiment pas la solution généralement acceptée au problème. Il n'a pas caché ce qu'il savait, mais a admis qu'il en avait assez de l'imposition de sa façon de penser par les enseignants aux élèves, à l'école et au collège, et de leur rejet des solutions non standard. Comme vous l'avez probablement deviné, cet étudiant était Niels Bohr.
Déménager en Angleterre
Après avoir travaillé à l'université pendant trois ans, Bohr a déménagé en Angleterre. La première année, il travaille à Cambridge avec Joseph Thomson, puis s'installe à Ernest Rutherford à Manchester. Le laboratoire de Rutherford à cette époque était considéré comme le plus remarquable. Récemment, des expériences y ont été menées qui ont donné lieu à la découverte du modèle planétaire de l'atome. Plus précisément, le modèle en était encore à ses balbutiements.
Des expériences sur le passage des particules alpha à travers la feuille ont permis à Rutherford de se rendre compte qu'au centre de l'atome se trouve un petit noyau chargé, qui représente à peine la totalité de la masse de l'atome, et que des électrons légers sont situés autour ce. L'atome étant électriquement neutre, la somme des charges des électrons doit être égale au module de charge du noyau. La conclusion selon laquelle la charge du noyau est un multiple de la charge de l'électron était au cœur de cette étude, mais jusqu'à présent elle est restée floue. Au lieu de cela, des isotopes ont été identifiés – des substances qui ont les mêmes propriétés chimiques mais des masses atomiques différentes.
Nombre atomique d'éléments. Loi du déplacement
Travaillant dans le laboratoire de Rutherford, Bohr s'est rendu compte que les propriétés chimiques dépendent du nombred'électrons dans un atome, c'est-à-dire de sa charge et non de sa masse, ce qui explique l'existence des isotopes. Ce fut la première réalisation majeure de Bohr dans ce laboratoire. Étant donné que la particule alpha se fixe à un noyau d'hélium avec une charge de +2, lors de la désintégration alpha (la particule vole hors du noyau), l'élément "enfant" dans le tableau périodique doit être placé deux cellules à gauche que le " mère », et pendant la désintégration bêta (l'électron s'envole du noyau) - une cellule à droite. C'est ainsi que s'est formée la « loi des déplacements radioactifs ». De plus, le physicien danois a fait un certain nombre de découvertes plus importantes qui concernaient le modèle même de l'atome.
Modèle Rutherford-Bohr
Ce modèle est aussi appelé planétaire, car les électrons y tournent autour du noyau, tout comme les planètes autour du Soleil. Ce modèle présentait un certain nombre de problèmes. Le fait est que l'atome qu'il contenait était catastrophiquement instable et perdait de l'énergie en un cent millionième de seconde. En réalité, cela ne s'est pas produit. Le problème qui se posait semblait insoluble et nécessitait une approche radicalement nouvelle. C'est là que le physicien danois Bor Niels a fait ses preuves.
Bohr a suggéré que, contrairement aux lois de l'électrodynamique et de la mécanique, il existe des orbites dans les atomes, se déplaçant le long desquelles les électrons ne rayonnent pas. Une orbite est stable si le moment cinétique d'un électron qui s'y trouve est égal à la moitié de la constante de Planck. Le rayonnement se produit, mais seulement au moment du passage d'un électron d'une orbite à une autre. Toute l'énergie libérée dans ce cas est emportée par le quantum de rayonnement. Un tel quantum a une énergie égale au produit de la fréquence de rotation et de la constante de Planck, ou à la différence entre l'initiale etl'énergie finale de l'électron. Ainsi, Bohr a combiné le travail de Rutherford et l'idée de quanta, proposée par Max Planck en 1900. Une telle union contredit toutes les dispositions de la théorie traditionnelle et, en même temps, ne la rejette pas complètement. L'électron était considéré comme un point matériel qui se déplace selon les lois classiques de la mécanique, mais seules les orbites qui remplissent les "conditions de quantification" sont "autorisées". Dans de telles orbites, les énergies d'un électron sont inversement proportionnelles aux carrés des nombres d'orbites.
Dérivation de la "règle de fréquence"
Basé sur la "règle des fréquences", Bohr a conclu que les fréquences du rayonnement sont proportionnelles à la différence entre les carrés inverses des nombres entiers. Auparavant, ce modèle a été établi par des spectroscopistes, mais n'a pas trouvé d'explication théorique. La théorie de Niels Bohr a permis d'expliquer le spectre non seulement de l'hydrogène (le plus simple des atomes), mais aussi de l'hélium, y compris ionisé. Le scientifique a illustré l'influence du mouvement du noyau et prédit comment les coquilles d'électrons sont remplies, ce qui a permis de révéler la nature physique de la périodicité des éléments dans le système de Mendeleïev. Pour ces développements, Bohr reçut le prix Nobel en 1922.
Institut Bohr
Après l'achèvement des travaux de Rutherford, le physicien déjà reconnu Bohr Niels retourna dans son pays natal, où il fut invité en 1916 en tant que professeur à l'Université de Copenhague. Deux ans plus tard, il devient membre de la Royal Danish Society (en 1939, le scientifique la dirigeait).
En 1920, Bohr a fondé l'Institut de théoriephysique et est devenu son chef. Les autorités de Copenhague, en reconnaissance des mérites du physicien, lui ont fourni la construction de la "maison du brasseur" historique pour l'institut. L'Institut a répondu à toutes les attentes, jouant un rôle exceptionnel dans le développement de la physique quantique. Il convient de noter que les qualités personnelles de Bohr ont joué un rôle décisif à cet égard. Il s'est entouré d'employés et d'étudiants talentueux, dont les frontières étaient souvent invisibles. L'Institut Bohr était international, les gens essayaient d'y tomber de partout. Parmi les personnages célèbres de l'école de Bohr figurent: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler et bien d'autres.
Le scientifique allemand Werne Heisenberg a visité Bohr plus d'une fois. Au moment de la création du « principe d'incertitude », Erwin Schrödinger, partisan du point de vue purement ondulatoire, discute avec Bohr. La base d'une physique qualitativement nouvelle du XXe siècle a été formée dans l'ancienne maison du brasseur, dont l'un des personnages clés était Niels Bohr.
Le modèle de l'atome proposé par le scientifique danois et son mentor Rutherford était incohérent. Elle réunissait les postulats de la théorie classique et des hypothèses qui la contredisaient clairement. Afin d'éliminer ces contradictions, il était nécessaire de réviser radicalement les principales dispositions de la théorie. Les mérites directs de Bohr, son autorité dans les cercles scientifiques et simplement son influence personnelle ont joué un rôle important dans cette direction. Les travaux de Niels Bohr ont montré que pour obtenir une image physique du micromonde, l'approche qui est utilisée avec succès pour le "monde des grandes choses" n'est pas adaptée, et il est devenul'un des fondateurs de cette approche. Le scientifique a introduit des concepts tels que "l'impact incontrôlé des procédures de mesure" et les "quantités supplémentaires".
Théorie quantique de Copenhague
L'interprétation probabiliste (alias Copenhague) de la théorie quantique, ainsi que l'étude de ses nombreux "paradoxes", est associée au nom du scientifique danois. Un rôle important ici a été joué par la discussion de Bohr avec Albert Einstein, qui n'aimait pas la physique quantique de Bohr dans une interprétation probabiliste. Le « principe de correspondance », formulé par le scientifique danois, a joué un rôle important dans la compréhension des modèles du microcosme et de leur interaction avec la physique classique (non quantique).
Thème nucléaire
Commencer à étudier la physique nucléaire sous Rutherford, Bohr a accordé beaucoup d'attention aux sujets nucléaires. En 1936, il proposa la théorie du noyau composé, qui donna bientôt naissance au modèle de la goutte, qui joua un rôle important dans l'étude de la fission nucléaire. En particulier, Bohr a prédit la fission spontanée des noyaux d'uranium.
Lorsque les nazis ont capturé le Danemark, le scientifique a été secrètement emmené en Angleterre, puis en Amérique, où, avec son fils Oge, il a travaillé sur le projet Manhattan à Los Alamos. Dans les années d'après-guerre, Bohr a consacré beaucoup de temps aux questions du contrôle des armes nucléaires et de l'utilisation pacifique des atomes. Il a participé à la création du centre de recherche nucléaire en Europe et a même porté ses idées à l'ONU. Partant du fait que Bohr n'a pas refusé de discuter de certains aspects du "projet nucléaire" avec les physiciens soviétiques, il a jugé dangereuxpossession monopolistique d'armes nucléaires.
Autres domaines de connaissances
Par ailleurs, Niels Bohr, dont la biographie touche à sa fin, s'est également intéressé aux questions liées à la physique, en particulier à la biologie. Il s'est également intéressé à la philosophie des sciences naturelles.
Un scientifique danois exceptionnel est mort d'une crise cardiaque le 18 octobre 1962 à Copenhague.
Conclusion
Niels Bohr, dont les découvertes ont certainement changé la physique, jouissait d'une grande autorité scientifique et morale. La communication avec lui, même passagère, a laissé une impression indélébile sur les interlocuteurs. Le discours et l'écriture de Bohr ont montré qu'il choisissait soigneusement ses mots afin d'illustrer ses pensées aussi précisément que possible. Le physicien russe Vitaly Ginzburg a qualifié Bohr d'incroyablement délicat et sage.
