Biografia de Niels Bohr | Físico dinamarquês.

(Niels Henrik David Bohr); Copenhaga, 1885-1962) físico dinamarquês. Considerado uma das figuras mais deslumbrantes da física contemporânea e contribuições teóricas e trabalho prático, como um dos pais da bomba atômica, ele recebeu em 1922 com o Nobel de física "por suas pesquisas sobre a estrutura dos átomos e radiação que emana-los".

Niels Bohr

Embora os princípios da física clássica, o modelo atômico, que incorporou o modelo de átomo planetário de Rutherford e a noção de quanta ação introduzida por Planck, permissão para explicar tanto a estabilidade do átomo e suas propriedades de emissão e absorção de radiação. Nesta teoria, o elétron pode ocupar algumas órbitas estacionárias em que não irradiar a energia e a emissão e a absorção processos são concebidos como transições de elétrons uma órbita estacionária para outra.

Biografia

Niels Bohr estudou estudos superiores em física na Universidade de Copenhague, onde obteve o grau de doutor em 1911. Após ser revelado como uma promessa firme no campo da física nuclear, ele se juntou a Inglaterra para expandir seus conhecimentos no prestigiado Cavendish Laboratory da Universidade de Cambridge, sob a tutela do Senhor Joseph John Thomson (1856-1940), químico britânico o prêmio Nobel em 1906 por seus estudos sobre a passagem de eletricidade através de gases dentro Isso permitiu-lhe descobrir a partícula de elétron anteriormente sentiu e batizado por George Johnstone Stoney (1826-1911).

Precisamente para o estudo dos elétrons foi dedicado o tese de doutorado que ele só tinha lido o jovem Bohr em Copenhaga, e que levou ao território britânico, na esperança de vê-lo traduzido para o inglês. Mas, o que vai jogar esse Thomson não entusiasmado pelo trabalho do cientista dinamarquês, Bohr decidiu abandonar o laboratório de Cavendish e passar para a Universidade de Manchester, onde levou os ensinamentos de outro Nobel laureado Ernest Rutherford (1871-1937), para ampliar seus conhecimentos sobre a radioatividade e os modelos do átomo.

A partir daí, estreita colaboração, suportada por fortes laços de amizade foi estabelecida entre os dois cientistas, deve ser tão duráveis como frutífera. Rutherford tinha desenvolvido uma teoria do átomo que era inteiramente válido a nível especulativo, mas que não pôde ser mantida dentro as leis da física clássica. Bohr, em uma demonstração de coragem que era imprevisível como tímido e retraído, ele se atreveu a ignorar os problemas que impediu o progresso de Rutherford com uma solução tão simples quanto arriscado: disse, simplesmente, que os movimentos que estavam dentro do átomo são governados por leis físicas não-tradicionais.

Em 1913, Niels Bohr alcançou o mundo de celebridade dentro do campo da física através da publicação de uma série de testes que revelou o seu modelo específico da estrutura do átomo. Três anos mais tarde, o cientista dinamarquês retornou à sua cidade natal para ocupar um lugar de Professor de física teórica na sua velha alma mater; e em 1920, graças ao prestígio internacional que ele ganhou por seus estudos e publicações, com os subsídios necessários para a Fundação do Instituto nórdico chamado de física teórica (mais tarde conhecida como Instituto Niels Bohr), cuja liderança levou de 1921 até à data da sua morte (1962).

Laboratório de Niels Bohr (1922)

Este Instituto foi erguido em um tempo muito curto, juntamente com universidades alemãs de Munique e Göttingen, em um dos três vértices do triângulo europeu onde desenvolvendo importantes pesquisas sobre a física do átomo. Em 1922, ano em que Bohr estava definitivamente como uma cientista de popularidade universal com a obtenção do Prêmio Nobel, devotado seu filho veio ao mundo Aage Niels Bohr, que seguiria os passos do pai e trabalhar com ele em várias investigações. Também pH.d. em física, ele era, como seu pai, Professor Universitário deste assunto e diretor do Instituto de física teórica, nórdico e receberia o prêmio Nobel em 1975.

Imerso em suas pesquisas sobre o átomo e a mecânica quântica, Niels Bohr formulou em 1923, o princípio da correspondência, que disparou em 1928 com o princípio da complementaridade. Como resultado dessa contribuição mais recente estava se formando em torno de sua figura a chamada escola de Copenhague na mecânica quântica, cujas teorias foram lutou ferozmente (e certamente em vão) por Albert Einstein (1879-1955). Apesar dessas diferenças, sempre realizada num avião teórico (como Einstein só poderia conter as propostas de Bohr mental reflexões), o pai da teoria da relatividade, reconhecida no físico dinamarquês "um dos maiores cientistas de nosso tempo".

Na década de 1930, Niels Bohr passou longas temporadas nos Estados Unidos da América, onde ele liderou a primeira notícia sobre a fissão nuclear, descoberto em 1938 por Otto Hahn (1879-1968) e Fritz Strassmann (1902-1980), que levaria a armas nucleares de destruição em massa trabalha em Berlim. Durante cinco meses, ele trabalhou com J. A. Wheeler, no Instituto de estudos avançados em Princeton (Nova Jersey), e, junto com seu colaborador, que plutônio era ser físsil, tal como foi anunciado urânio.

Retornando à Dinamarca, foi eleito presidente da Real Academia dinamarquesa de Ciências (1939). Ele voltou a instalar-se em Copenhaga, onde continuou pesquisando e ensinando, até que em 1943, após a ocupação alemã, ele teve que deixar seu país natal por causa de suas origens judaicas. Sua vida e que dele tornou-se tão ameaçada que foi forçada a enunciados sua família em um barco de pesca pequena e cabeça para a Suécia. Alguns dias mais tarde, Bohr refugiou-se nos Estados Unidos e, sob o pseudônimo de Nicholas Baker, começou a colaborar activamente no chamado Projeto Manhattan, desenvolvido em um laboratório de Los Alamos (Novo México), que resultou na produção da primeira bomba atômica.

Niels Bohr em uma imagem tirada em 1950

No final da Segunda Guerra Mundial (1939-1945), ele voltou para a Dinamarca e novamente à frente do Instituto de física teórica de Nordic. Desde então, consciente das aplicações devastadoras que poderiam ter suas pesquisas, dedicou-se para convencer seus colegas a necessidade de usar as descobertas da física nuclear com fins benéficos e úteis.

Pioneiro na organização de simpósios e conferências internacionais sobre a utilização pacífica de energia nuclear, publicado em 1951 e relatou um manifesto assinado por mais de uma centena de cientistas eminentes, no qual afirmava-se que as autoridades públicas devem assegurar a utilização da eliminação progressiva para fins pacíficos no mundo. Portanto, em 1957, recebeu os átomos para prêmio da paz, convocada pela Fundação Ford para incentivar a pesquisa científica sobre o progresso da humanidade.

Diretor, desde 1953, a Organização Europeia de pesquisa Nuclear, Niels Henrik David Bohr morreu em Copenhague durante o outono de 1962, com a idade de setenta e sete, depois de ter esquerda impresso algumas obras tão valiosas como espectros e teoria da Constituição atômica (1922), luz e vida (1933), Descrição da natureza e teoria atômica (1934) O mecanismo de fissão nuclear (1939) e física atômica e conhecimento humano (1958).

O modelo atômico de Bohr

As primeiras contribuições relevantes de Bohr para a física contemporânea ocorreram em 1913, quando resolver os problemas que haviam conhecido seu professor e amigo Rutherford, disse que os movimentos internos que ocorrem no átomo são regidos pelas leis particulares, além da física tradicional. Em consonância com esta declaração, Bohr observou também que os elétrons, quando eles estão em certos Estados estacionários, cessam a irradiar energia.

De fato, Rutherford tinha vislumbrado um átomo de hidrogênio consiste de um próton (ou seja, uma carga positiva central) e uma partícula negativa que revolveria em torno do próton em uma maneira similar ao movimento descrito pelos planetas em suas órbitas em torno do sol. Mas esta teoria foi em violação das leis da física tradicional, uma vez que, de acordo com a conhecida até então, uma movimentação elétrica, carga tinha que irradiar energia, e, portanto, o átomo não poderia ser estável.

Niels Bohr aceitou, em parte, a teoria atômica de Rutherford, mas ultrapassou combinando-a com a teoria quântica de Max Planck (1858-1947). Em três artigos publicados na Revista filosófica em 1913, Bohr formulou quatro postulados: 1) um átomo tem um número de órbitas estacionárias, em que os elétrons não irradiar ou absorver energia, mas eles estão se movendo. (2) o elétron gira em torno de seu núcleo para que a força centrífuga serve para equilibrar com precisão a atração eletrostática das cargas opostas. (3) o momento angular do elétron em um estado estável é um múltiplo de h / 2P (onde h é a constante universal de quântica de Planck).

De acordo com o quarto postulado, quando um elétron passa de um estado de energia mais estável para menos (e, portanto, mais perto do núcleo), a variação de energia é emitida sob a forma de uma radiação eletromagnética quântica (ou seja, um fóton). E, inversamente, um elétron só interage com um fóton cuja energia permite-lhe mover de um estado estacionário para outro de maior energia.

Werner Heisenberg e Niels Bohr em
a conferência de Copenhague (1934)

Dito de outra forma, a radiação ou a absorção de energia só tem lugar quando um elétron passa de uma órbita de energia maior (ou menor) para outro (mais ou menos), que está localizado perto (ou longe) em relação ao núcleo. A freqüência f da radiação emitida ou absorvida é determinada pela relação: E1 - E2 = hf, onde E1 e E2 são as energias correspondentes ao trânsito das órbitas do elétron. Merced para o último e mais complexo postulado, Bohr pode explicar por que, por exemplo, átomos de hidrogênio dão distintos comprimentos de onda da luz, aparecendo no espectro do hidrogénio como uma distribuição fixa de luz conhecido como as linhas da série de Balmer.

Inicialmente proposto por Bohr Atomic modelo confundiam a maioria dos cientistas ao redor do mundo. Sua maneira de explicar a estrutura de um átomo era ignorar (pelo menos em algumas pequenas partes do átomo) um princípio aceite física. Teoria atômica de Bohr parecia quase um embuste: inventar um modelo simplesmente o fato de que poderia funcionar bem. Mas seguinte que seu colega e professor Rutherford calorosamente Obrigado por estes postulados, numerosos pesquisadores da Europa Central e do Norte começou a interessar-se pelas idéias do físico dinamarquês e alguns deles, como os alemães James Franck (1882-1964) e Gustav Hertz (1887-1975), forneceu novos dados para confirmar a validade do modelo de Bohr.

Teoria atômica de Bohr foi aplicada, em vigor, para o estudo do átomo de hidrogênio, embora, em seguida, você poderia generalizar para outros elementos de superfície, graças à amplitude e desenvolvimento que forneceu-lhe o trabalho de Arnold Sommerfeld (1868-1951), que melhorou o modelo de estrutura da dinamarquesa para explicar o espectro fino. É por isso os princípios lançados por Niels Bohr em 1913 podem ser considerados como a base na qual física nuclear contemporânea é baseada.

O princípio da correspondência

Com a formulação destes postulados, Niels Bohr foi capaz de, com efeito, dar uma explicação quantitativa para o espectro do hidrogênio; e, fundamentalmente, ele conseguiu estabelecer os princípios da teoria quântica do átomo da maneira mais clara e concisa. Mas, acima de tudo, seu grande sucesso foi observado que estes princípios foram irracionais do ponto de vista da mecânica clássica e avisar que eles precisavam de uma nova limitação sobre a utilização dos conceitos comuns de causalidade.

Para corrigir as circunstâncias em que eles tinham que concordar com as novas teorias da mecânica quântica e mecânica clássica, Bohr em 1923 estabeleceu o princípio de correspondência, sob a qual a mecânica quântica deve ser correr em direção a teoria de tratar física tradicional dos fenômenos macroscópicos (ou, disse o contrário, sempre que os valores das constantes quântica tornar-se insignificante).

Usando este princípio, Niels Bohr e seus colaboradores, que entre os quais estava o jovem Werner Karl Heisenberg (1901-1976), outro futuro prémio Nobel de Física, plotagem uma imagem aproximada da estrutura dos átomos com muitos elétrons; e eles têm outras realizações tais como explicar a natureza dos raios x, os fenômenos de absorção e emissão de luz por átomos e a variação periódica no comportamento químico dos elementos.

O princípio da complementaridade

Em 1925, seu assistente Heisenberg formulou o princípio de incerteza ou de indeterminação, de acordo com o que foi uma idéia utópica para atingir, no campo da microfísica de nuvens, um pleno conhecimento da realidade da natureza em si, ou qualquer uma das coisas que a constituem, uma vez que os instrumentos utilizados na experimentação são objetos naturais, sujeitos às leis da física tradicional.

Este princípio luminoso do turno de Werner Heisenberg Bohr sugeriu uma nova regra: o chamado princípio da complementaridade na mecânica quântica (1928). Baseia-se a dualidade onda-partícula recentemente enunciada pelo jovem Louis de Broglie (1892-1987), ou seja, a partir da observação que luz e elétrons agem às vezes como ondas e outros como partículas, Bohr disse que, em ambos os casos, ou as propriedades da luz e os elétrons podem ser observadas ao mesmo tempo, mesmo que eles são mutuamente complementares e necessárias para uma correcta interpretação.

Em outras palavras, o princípio da complementaridade expressa que uma rígida separação de objetos atômicos e instrumentos que medem seu comportamento existe. Ambos são, na opinião de Bohr, complementar: elementos de diferentes categorias, incluindo fenômenos pertencentes a um mesmo sistema atômico, mas só reconhecíveis em situações experimentais que são fisicamente incompatíveis.

Seguindo esse raciocínio, Niels Bohr, também foram considerados para ser complementar certas descrições, geralmente causais e espaço-temporais, como bem quanto certo físico como posição exata e tempo Propriedades. No seu valioso ensaio intitulado luz e vida (1933), o cientista dinamarquês, dando um bom exemplo de seu sentido original de especulação filosófica, analisadas as implicações humanas do princípio da complementaridade.

Fissão nuclear

Na década de 1930, o crescente interesse de todos os cientistas ocidentais para o estudo do interior do núcleo do átomo (com abundante experimentação neste contexto) levou Bohr para o estudo detalhado das dificuldades ao tentar interpretar o novo conhecimento adquirido de repente pela física atômica. Ele era bem como concebeu seu próprio modelo de núcleo, que em comparação com uma gota de líquido e propôs a teoria dos fenômenos de decaimento nuclear.

Isto estava preparando o terreno para a fissão nuclear, que acabaria dando origem ao mais poderoso instrumento de extermínio concebido até então pelo ser humano: a bomba atômica. Bohr não o fez, no entanto, primeiro para a descoberta da fissão nuclear, alcançado pela primeira vez, como já foi dito acima, por Otto Hahn e Fritz Straßmann em Berlim em 1938.

Em 15 de janeiro de 1939, ele conduziu a primeira notícia dessa conquista científica para os Estados Unidos da América, onde ele mostrou que o isótopo de urânio-235 é responsável pela maior parte as fissões. At Instituto de avançados estudos de Princeton (Nova Jersey), um período fecundo de colaboração com J. A. Wheeler, ele delineou uma nova teoria do mecanismo de fissão, segundo a qual o elemento 94 teria comportamento idêntico àquele observado no U-235 no processo de fissão nuclear. O elemento 94 iria ser premiado com um ano mais tarde por Glenn Theodore Seaborg (1912-1999) e recebeu o neptúnio nome e plutónio é depois do urânio na tabela periódica.

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