Niels Bohr er en dansk fysiker og offentlig person, en av grunnleggerne av moderne fysikk. Han var grunnleggeren og lederen av Copenhagen Institute for Theoretical Physics, grunnleggeren av verdens vitenskapelige skole, og også et utenlandsk medlem av USSR Academy of Sciences. Denne artikkelen vil gjennomgå livshistorien til Niels Bohr og hans viktigste prestasjoner.
Merit
Den danske fysikeren Bohr Niels grunnla teorien om atomet, som er basert på den planetariske modellen av atomet, kvantebegreper og postulater foreslått av ham personlig. I tillegg huskes Bohr for sitt viktige arbeid med teorien om atomkjernen, kjernereaksjoner og metaller. Han var en av deltakerne i etableringen av kvantemekanikk. I tillegg til utviklingen innen fysikk, eier Bohr en rekke arbeider om filosofi og naturvitenskap. Forskeren kjempet aktivt mot atomtrusselen. I 1922 ble han tildelt Nobelprisen.
Childhood
Den fremtidige vitenskapsmannen Niels Bohr ble født i København 7. oktober 1885. Faren hans, Christian, var professor i fysiologi ved et lok alt universitet, og moren hans, Ellen, kom fra en velstående jødisk familie. Niels hadde en yngre bror, Harald. Foreldre prøvde å gjøre sønnenes barndom lykkelig og begivenhetsrik. positivtinnflytelsen fra familien, og spesielt moren, spilte en stor rolle i utviklingen av deres åndelige egenskaper.
Education
Bohr tok grunnutdanningen ved Gammelholmskolen. I løpet av skoleårene var han glad i fotball, og senere - ski og seiling. Som 23-åring ble Bohr uteksaminert fra Københavns Universitet, hvor han ble sett på som en usedvanlig begavet forskningsfysiker. For sitt avgangsprosjekt om bestemmelse av overflatespenningen til vann ved hjelp av vibrasjonene fra en vannstråle, ble Niels tildelt en gullmedalje fra Det Kongelige Danske Videnskapsakademi. Etter å ha mottatt sin utdannelse, ble den aspirerende fysikeren Bor Niels igjen for å jobbe ved universitetet. Der utførte han en rekke viktige studier. En av dem var viet den klassiske elektroniske teorien om metaller og dannet grunnlaget for Bohrs doktorgradsavhandling.
Thinking outside the box
En dag ble presidenten for Det Kongelige Akademi, Ernest Rutherford, bedt om hjelp av en kollega fra Københavns Universitet. Sistnevnte hadde til hensikt å gi eleven sin laveste karakter, da han mente han fortjente en "utmerket" karakter. Begge parter i tvisten ble enige om å stole på mening fra en tredjepart, en viss voldgiftsdommer, som ble Rutherford. I følge eksamensspørsmålet skulle studenten forklare hvordan et barometer kan brukes til å bestemme høyden på en bygning.
Eleven svarte at for dette må du binde et barometer til et langt tau, klatre med det til taket av bygningen, senke det til bakken og måle lengden på tauet som har gått ned. På den ene siden var svarethelt sant og fullstendig, men på den annen side hadde det lite til felles med fysikk. Da foreslo Rutherford at studenten skulle prøve å svare på nytt. Han ga ham seks minutter, og advarte om at svaret skulle illustrere en forståelse av fysiske lover. Fem minutter senere, etter å ha hørt fra studenten at han valgte den beste av flere løsninger, ba Rutherford ham svare før tidsplanen. Denne gangen foreslo eleven at de skulle gå opp på taket med et barometer, kaste det ned, måle tidspunktet for fallet og ved hjelp av en spesiell formel finne ut høyden. Dette svaret tilfredsstilte læreren, men han og Rutherford kunne ikke nekte seg selv gleden av å høre på resten av elevens versjoner.
Neste metode var basert på å måle høyden på barometerets skygge og høyden på bygningens skygge, og deretter løse andelen. Rutherford likte dette alternativet, og han ba entusiastisk studenten om å fremheve de resterende metodene. Da tilbød studenten ham det enkleste alternativet. Du måtte bare sette barometeret mot bygningens vegg og lage merker, og så telle antall merker og gange dem med lengden på barometeret. Studenten mente at et så åpenbart svar absolutt ikke burde overses.
For ikke å bli betraktet som en joker i forskeres øyne, foreslo studenten det mest sofistikerte alternativet. Etter å ha knyttet en snor til barometeret, sa han, må du svinge den ved bunnen av bygningen og på taket, og måle tyngdekraften. Fra forskjellen mellom de mottatte dataene, om ønskelig, kan du finne ut høyden. I tillegg kan man ved å svinge en pendel på en snor fra taket på en bygning bestemme høyden ut fra presesjonsperioden.
Endelig en studenttilbød seg å finne lederen av bygningen og, i bytte mot et fantastisk barometer, finne ut høyden fra ham. Rutherford spurte om studenten virkelig ikke visste den allment aksepterte løsningen på problemet. Han la ikke skjul på det han visste, men innrømmet at han var lei av å påtvinge lærere sin måte å tenke på på studenter, på skole og høyskole, og deres avvisning av ikke-standardiserte løsninger. Som du sikkert har gjettet, var den studenten Niels Bohr.
flytte til England
Etter å ha jobbet ved universitetet i tre år, flyttet Bohr til England. Det første året jobbet han i Cambridge med Joseph Thomson, og flyttet deretter til Ernest Rutherford i Manchester. Rutherfords laboratorium på den tiden ble ansett som det mest fremragende. Nylig ble det utført eksperimenter i den som ga opphav til oppdagelsen av den planetariske modellen av atomet. Mer presist var modellen da fortsatt i sin spede begynnelse.
Eksperimenter med passasje av alfapartikler gjennom folien gjorde at Rutherford kunne innse at i sentrum av atomet er det en liten ladet kjerne, som nesten ikke utgjør hele atomets masse, og lette elektroner er plassert rundt den. Siden atomet er elektrisk nøytr alt, må summen av ladningene til elektronene være lik ladningsmodulen til kjernen. Konklusjonen om at ladningen til kjernen er et multiplum av ladningen til elektronet var sentral i denne studien, men forble så langt uklar. I stedet er det identifisert isotoper – stoffer som har de samme kjemiske egenskapene, men forskjellige atommasser.
Atomantall elementer. Lov om forskyvning
Bohr jobbet i Rutherfords laboratorium og innså at kjemiske egenskaper avhenger av antalletelektroner i et atom, det vil si fra ladningen, ikke massen, noe som forklarer eksistensen av isotoper. Dette var Bohrs første store prestasjon i dette laboratoriet. Siden alfapartikkelen fester seg til en heliumkjerne med en ladning på +2, under alfa-forfall (partikkelen flyr ut av kjernen), bør "barneelementet" i det periodiske systemet plasseres to celler til venstre enn " mor”, og under beta-forfall (elektronet flyr ut fra kjernen) - en celle til høyre. Dette er hvordan "loven om radioaktive forskyvninger" ble dannet. Videre gjorde den danske fysikeren en rekke viktigere funn som gjaldt selve atommodellen.
Rutherford-Bohr-modell
Denne modellen kalles også planetarisk, fordi elektronene i den kretser rundt kjernen, akkurat som planetene rundt Solen. Denne modellen hadde en rekke problemer. Faktum er at atomet i det var katastrof alt ustabilt, og mistet energi på hundre milliondels sekund. I virkeligheten skjedde ikke dette. Problemet som oppsto virket uløselig og krevde en radik alt ny tilnærming. Det var her den danske fysikeren Bor Niels viste seg.
Bohr foreslo at, i motsetning til lovene for elektrodynamikk og mekanikk, er det baner i atomer som beveger seg langs som elektroner ikke stråler ut. En bane er stabil hvis vinkelmomentet til et elektron plassert på den er lik halvparten av Plancks konstant. Stråling oppstår, men bare i øyeblikket av overgangen til et elektron fra en bane til en annen. All energien som frigjøres i dette tilfellet blir ført bort av strålingskvantumet. Et slikt kvantum har en energi som er lik produktet av rotasjonsfrekvensen og Plancks konstant, eller forskjellen mellom initial ogden endelige energien til elektronet. Dermed kombinerte Bohr Rutherfords arbeid og ideen om quanta, som ble foreslått av Max Planck i 1900. En slik forening var i strid med alle bestemmelsene i den tradisjonelle teorien, og avviste den samtidig ikke fullstendig. Elektronet ble betraktet som et materiell punkt som beveger seg i henhold til mekanikkens klassiske lover, men bare de banene som oppfyller "kvantiseringsbetingelsene" er "tillatt". I slike baner er energiene til et elektron omvendt proporsjonale med kvadratene til banetallene.
Avledning fra "frekvensregelen"
Basert på "frekvensregelen", konkluderte Bohr med at frekvensene til strålingen er proporsjonale med forskjellen mellom de inverse kvadratene til heltall. Tidligere ble dette mønsteret etablert av spektroskopister, men fant ingen teoretisk forklaring. Niels Bohrs teori gjorde det mulig å forklare spekteret av ikke bare hydrogen (det enkleste av atomer), men også helium, inkludert ionisert. Forskeren illustrerte påvirkningen av bevegelsen til kjernen og spådde hvordan elektronskallene er fylt, noe som gjorde det mulig å avsløre den fysiske naturen til periodisiteten til elementene i Mendeleev-systemet. For denne utviklingen ble Bohr tildelt Nobelprisen i 1922.
Bohr Institute
Etter at Rutherfords arbeid var fullført, vendte den allerede anerkjente fysikeren Bohr Niels tilbake til hjemlandet, hvor han ble invitert i 1916 som professor ved Københavns Universitet. To år senere ble han medlem av Det Kongelige Danske Selskab (i 1939 ledet vitenskapsmannen det).
I 1920 grunnla Bohr Institute for Theoreticalfysikk og ble dens leder. Myndighetene i København, i anerkjennelse av fysikerens fortjenester, ga ham byggingen av det historiske "Brewer's House" for instituttet. Instituttet møtte alle forventninger, og spilte en enestående rolle i utviklingen av kvantefysikk. Det er verdt å merke seg at Bohrs personlige egenskaper spilte en avgjørende rolle i dette. Han omga seg med dyktige ansatte og studenter, grensene mellom disse var ofte usynlige. Bohrs institutt var internasjon alt, folk prøvde å falle inn i det fra over alt. Blant de kjente personene på Bohr-skolen er: F. Bloch, W. Weisskopf, H. Casimir, O. Bora, L. Landau, J. Wheeler og mange andre.
Den tyske forskeren Werne Heisenberg besøkte Bohr mer enn én gang. På den tiden da «usikkerhetsprinsippet» ble skapt, diskuterte Erwin Schrödinger, som var tilhenger av det rene bølgesynspunktet, med Bohr. Grunnlaget for en kvalitativt ny fysikk fra det tjuende århundre ble dannet i det tidligere bryggerhuset, en av nøkkelfigurene der var Niels Bohr.
Modellen av atomet som ble foreslått av den danske forskeren og hans mentor Rutherford var inkonsekvent. Den forente postulatene til klassisk teori og hypoteser som klart motsier den. For å eliminere disse motsetningene, var det nødvendig å radik alt revidere hovedbestemmelsene i teorien. Bohrs direkte fortjenester, hans autoritet i vitenskapelige kretser og rett og slett personlige innflytelse spilte en viktig rolle i denne retningen. Arbeidet til Niels Bohr viste at for å få et fysisk bilde av mikroverdenen, er tilnærmingen som er vellykket brukt for "verdenen av store ting" ikke egnet, og det bleen av grunnleggerne av denne tilnærmingen. Forskeren introduserte konsepter som "ukontrollert påvirkning av måleprosedyrer" og "ytterligere mengder".
Københavnsk kvanteteori
Den sannsynlige (aka København) tolkningen av kvanteteori, samt studiet av dens mange "paradokser", er assosiert med navnet på den danske forskeren. En viktig rolle her spilte Bohrs diskusjon med Albert Einstein, som ikke likte Bohrs kvantefysikk i en probabilistisk tolkning. "Korrespondanseprinsippet", formulert av den danske vitenskapsmannen, spilte en viktig rolle i å forstå mønstrene i mikrokosmos og deres interaksjon med klassisk (ikke-kvante) fysikk.
Atomtema
Bohr begynte å studere kjernefysikk under Rutherford, og ga mye oppmerksomhet til kjernefysiske emner. I 1936 foreslo han teorien om den sammensatte kjernen, som snart ga opphav til dråpemodellen, som spilte en betydelig rolle i studiet av kjernefysisk fisjon. Spesielt spådde Bohr spontan fisjon av urankjerner.
Da nazistene fanget Danmark, ble forskeren i all hemmelighet ført til England, og deretter til Amerika, hvor han sammen med sønnen Oge jobbet på Manhattan-prosjektet i Los Alamos. I etterkrigsårene viet Bohr mye tid til spørsmål om kontroll over atomvåpen og fredelig bruk av atomer. Han deltok i opprettelsen av senteret for atomforskning i Europa og vendte til og med ideene sine til FN. Basert på det faktum at Bohr ikke nektet å diskutere visse aspekter av «atomprosjektet» med sovjetiske fysikere, anså han det som farlig.monopolbesittelse av atomvåpen.
Andre kunnskapsfelt
I tillegg var Niels Bohr, hvis biografi nærmer seg slutten, også interessert i problemstillinger knyttet til fysikk, spesielt biologi. Han var også interessert i naturvitenskapens filosofi.
En fremragende dansk vitenskapsmann døde av et hjerteinfarkt 18. oktober 1962 i København.
Konklusjon
Niels Bohr, hvis oppdagelser absolutt endret fysikken, nøt stor vitenskapelig og moralsk autoritet. Kommunikasjon med ham, til og med flyktig, gjorde et uutslettelig inntrykk på samtalepartnerne. Bohrs tale og skrift viste at han valgte ordene sine med omhu for å illustrere tankene sine så nøyaktig som mulig. Den russiske fysikeren Vitaly Ginzburg k alte Bohr utrolig delikat og klok.
