NIELS BOHR: BIOGRAFIJA I PRILOZI - ZNANOST - 2026

Niels Bohr (1885-1962) bio je danski fizičar koji je 1922. dobio Nobelovu nagradu za fiziku za svoja istraživanja koja se odnose na strukturu atoma i njihovu razinu zračenja. Odgajan i obrazovan u europskim zemljama, na najprestižnijim engleskim sveučilištima, Bohr je također bio poznati istraživač i radoznao u filozofiji.

Radio je zajedno s drugim poznatim znanstvenicima i nobelovcima, poput JJ Thompsona i Ernesta Rutherforda, koji su ga potaknuli da nastavi istraživanja u atomskom području.

Bohrovo zanimanje za atomsku strukturu dovelo ga je do prelaska između sveučilišta kako bi pronašao ono koje će mu pružiti prostor da samostalno razvija svoja istraživanja.

Niels Bohr počeo je s otkrićima koje je napravio Rutherford i nastavio ih razvijati sve dok nije mogao staviti svoj vlastiti otisak na njih.

Bohr je došao u obitelj s više od šestero djece, bio je učitelj drugih uglednih znanstvenika poput Wernera Heisenberga i predsjednika Kraljevske danske akademije znanosti, kao i član drugih znanstvenih akademija širom svijeta.

Biografija

Niels Bohr rođen je 7. listopada 1885. u Kopenhagenu, glavnom gradu Danske. Nielsov otac imenovan je Christianom i bio je profesor fiziologije na Sveučilištu u Kopenhagenu.

Sa svoje strane, Nielsova majka bila je Ellen Adler, čija je obitelj bila ekonomski privilegirana, imala utjecaj u danskom bankarskom okruženju. Nielsova obiteljska situacija omogućila mu je pristup obrazovanju koje se u to vrijeme smatralo privilegiranim.

Studije

Niels Bohr počeo se zanimati za fiziku, a studirao je na Sveučilištu u Kopenhagenu, odakle je stekao magisterij iz fizike 1911. Kasnije je otputovao u Englesku, gdje je studirao u Cavendish Laboratory University of Cambridge.

Glavna motivacija za tamošnji studij bila je primanje skrbnika Josepha Johna Thomsona, kemičara engleskog podrijetla, koji je 1906. dobio Nobelovu nagradu za otkriće elektrona, posebno za studije koje je radio o tome kako se električna energija kreće kroz plinove, Bohrova je namjera bila doktorsku tezu prevesti na engleski jezik, što se točno odnosilo na proučavanje elektrona. Međutim, Thomson nije pokazivao stvarni interes za Bohrom, zbog čega je potonji odlučio otići tamo i odrediti svoj smjer za University of Manchester.

Odnos s Ernestom Rutherfordom

Dok je bio na sveučilištu u Manchesteru, Niels Bohr imao je priliku dijeliti s britanskim fizičarom i kemičarom Ernestom Rutherfordom. Bio je i Thomson-ov pomoćnik, a kasnije je osvojio i Nobelovu nagradu. Bohr je puno naučio od Rutherforda, posebno na području radioaktivnosti i modela atoma.

Kako je vrijeme prolazilo, suradnja dvojice znanstvenika rasla je i prijateljstvo je raslo. Jedan od događaja u kojem su oba znanstvenika interaktivno djelovali na eksperimentalnom polju bio je povezan s modelom atoma koji je predložio Rutherford.

Ovaj je model bio istinit u konceptualnom polju, ali nije ga bilo moguće zamisliti uokvirujući ga u zakone klasične fizike. S obzirom na to, Bohr se usudio reći da je razlog tome taj što dinamika atoma nije bila podložna zakonima klasične fizike.

Nordijski institut za teorijsku fiziku

Niels Bohr smatran je stidljivim i introvertnim čovjekom, ali niz eseja koje je objavio 1913. godine stekao mu je široko priznanje na znanstvenom polju, što ga je učinilo prepoznatljivom javnom osobom. Ovi su eseji bili povezani s njegovom koncepcijom strukture atoma.

Godine 1916. Bohr je otputovao u Kopenhagen i tamo, u svom rodnom gradu, počeo predavati teorijsku fiziku na Sveučilištu u Kopenhagenu, gdje je studirao.

Budući da je bio na tom položaju i zahvaljujući prethodno stečenoj slavi, Bohr je stekao dovoljno novca koji je bio potreban za stvaranje 1920. godine Nordijski institut za teorijsku fiziku.

Danski fizičar upravljao je ovim institutom od 1921. do 1962. godine, godine u kojoj je umro. Kasnije je institut promijenio ime i nazvan je Niels Bohr Institut, u čast svog osnivača.

Vrlo brzo, ovaj je institut postao referenca u pogledu najvažnijih otkrića koja su se tada odvijala u vezi s atomom i njegovom konformacijom.

U kratkom vremenu Nordijski institut za teorijsku fiziku bio je izjednačen s drugim sveučilištima s više tradicije u tom području, poput njemačkih sveučilišta Göttingen i München.

Kopenhagenska škola

Dvadesete su bile vrlo važne za Nielsa Bohra, jer je tijekom tih godina objavio dva temeljna načela svojih teorija: princip dopisivanja, objavljen 1923. i princip komplementarnosti, dodan 1928.

Spomenuti principi bili su osnova na kojoj se počela formirati Kopenhagenska škola kvantne mehanike, koja se naziva i kopenhagenska interpretacija.

Ova je škola našla protivnike u velikim znanstvenicima poput samog Alberta Einsteina, koji je nakon suprotstavljanja različitim pristupima priznao Nielsa Bohra kao jednog od najboljih znanstvenih istraživača toga vremena.

S druge strane, 1922. dobio je Nobelovu nagradu za fiziku za eksperimente u vezi s atomskim restrukturiranjem, a iste godine rodio se njegov jedini sin, Aage Niels Bohr, koji je na kraju studirao u institutu kojem je Niels predsjedavao. Kasnije je postao njezin direktor, a osim toga, 1975. dobio je Nobelovu nagradu za fiziku.

Tijekom 1930-ih Bohr se nastanio u Sjedinjenim Državama i usredotočio se na oglašavanje područja nuklearne fisije. Upravo je u tom kontekstu Bohr odredio djeljivu karakteristiku plutonija.

Krajem tog desetljeća, 1939., Bohr se vratio u Kopenhagen i dobio imenovanje predsjednikom Kraljevske danske akademije znanosti.

Drugi svjetski rat

Godine 1940. Niels Bohr boravio je u Kopenhagenu i, kao posljedica Drugog svjetskog rata, tri godine kasnije bio je prisiljen pobjeći u Švedsku zajedno sa svojom obitelji, jer je Bohr imao židovsko porijeklo.

Iz Švedske je Bohr otputovao u Sjedinjene Države. Tamo se nastanio i pridružio se suradničkom timu za Manhattan Project, koji je proizveo prvu atomsku bombu. Ovaj je projekt proveden u laboratoriju smještenom u Los Alamosu, New Mexico, a tijekom sudjelovanja u navedenom projektu Bohr je promijenio ime u Nicholas Baker.

Vraćanje kući i smrt

Na kraju Drugog svjetskog rata Bohr se vratio u Kopenhagen, gdje je ponovno postao direktor nordijskog instituta za teorijsku fiziku i uvijek se zalagao za primjenu atomske energije s korisnim ciljevima, uvijek tražeći učinkovitost u različitim procesima.

Ta je sklonost posljedica činjenice da je Bohr bio svjestan velike štete koju može učiniti ono što je otkrio, a istodobno je znao da postoji konstruktivnija korisnost za ovu vrstu vrlo moćne energije. Dakle, od 1950-ih Niels Bohr posvetio se održavanju konferencija usredotočenih na mirno korištenje atomske energije.

Kao što smo ranije spomenuli, Bohr nije propustio veličinu atomske energije, pa je, osim što se zalagao za njezinu pravilnu uporabu, odredio i da su vlade dužne osigurati da se ta energija ne koristi destruktivno.

Ovaj je pojam uveden 1951. godine u manifest koji je potpisalo više stotina tadašnjih poznatih istraživača i znanstvenika.

Kao posljedica ove akcije i njegovog prethodnog rada u korist miroljubive uporabe atomske energije, Fondacija Ford dodijelila mu je 1957. nagradu Atoms for Peace, dodijeljenu osobama koje žele promovirati pozitivnu uporabu ove vrste energije.

Niels Bohr umro je 18. studenog 1962. godine u svom rodnom gradu Kopenhagenu, u dobi od 77 godina.

Prilozi i otkrića Nielsa Bohra

Bohr i Albert Einstein

Model i struktura atoma

Atomski model Nielsa Bohra smatra se jednim od njegovih najvećih doprinosa svijetu fizike i znanosti uopće. Bio je prvi koji je pokazao atom kao pozitivno nabijeno jezgro okruženo orbitujućim elektronima.

Bohr je uspio otkriti unutarnji radni mehanizam atoma: elektroni su u mogućnosti samostalno orbitirati oko jezgre. Broj elektrona prisutnih u vanjskoj orbiti jezgre određuje svojstva fizičkog elementa.

Da bi dobio ovaj atomski model, Bohr je primijenio kvantnu teoriju Maxa Plancka na atomski model koji je razvio Rutherford, dobivši kao rezultat model koji mu je donio Nobelovu nagradu. Bohr je predstavio atomsku strukturu kao mali sunčev sustav.

Kvantni pojmovi na atomskoj razini

Bohrov atomski model smatrao je revolucionarnim načinom na koji je to postigao: primjena teorija kvantne fizike i njihova povezanost s atomskim pojavama.

Pomoću ovih primjena, Bohr je mogao utvrditi kretanje elektrona oko atomskog jezgra, kao i promjene u njihovim svojstvima.

Na isti je način kroz te koncepte uspio steći predodžbu o tome koliko je materija sposobna apsorbirati i emitirati svjetlost iz svojih najprimjetnijih unutarnjih struktura.

Otkriće teoreme Bohr-van Leeuwen

Bohr-van Leeuwenova teorema je teorema primijenjena na područje mehanike. Obrađen prvi od strane Bohera 1911., a kasnije dopunjen van Leeuwenom, primjena ove teoreme uspjela je razlikovati domet klasične fizike od kvantne fizike.

Teorem kaže da će namagnetizacija koja je posljedica primjene klasične mehanike i statističke mehanike uvijek biti jednaka nuli. Bohr i van Leeuwen uspjeli su sagledati određene koncepte koji su se mogli razviti samo kroz kvantnu fiziku.

Danas se teorema oba znanstvenika uspješno primjenjuje u područjima poput fizike plazme, elektromehanike i elektrotehnike.

Načelo komplementarnosti

Unutar kvantne mehanike, načelo komplementarnosti koje je formulirao Bohr, a koji istovremeno predstavlja teoretski i rezultirajući pristup, drži da predmeti podvrgnuti kvantnim procesima imaju komplementarne atribucije koje se ne mogu promatrati ili mjeriti istovremeno.

Ovo načelo komplementarnosti proizlazi iz drugog postulata koji je razvio Bohr: interpretacija iz Kopenhagena; temeljno za istraživanje kvantne mehanike.

Kopenhagenska interpretacija

Uz pomoć znanstvenika Maxa Borna i Wernera Heisenberga, Niels Bohr razvio je ovu interpretaciju kvantne mehanike koja je omogućila rasvjetljavanje nekih elemenata koji omogućuju mehaničke procese, kao i njihove razlike. Formulirano 1927. godine, smatra se tradicionalnom interpretacijom.

Prema interpretaciji iz Kopenhagena, fizički sustavi nemaju određena svojstva prije nego što se podvrgnu mjerenjima, a kvantna mehanika samo je sposobna predvidjeti vjerojatnost kojom će mjerenja dati određene rezultate.

Struktura periodične tablice

Iz svoje interpretacije atomskog modela, Bohr je uspio detaljnije strukturirati periodičnu tablicu postojećih elemenata.

Mogao je ustvrditi da su kemijska svojstva i sposobnost vezanja elementa usko povezani s njegovim valentnim nabojem.

Bohrov rad primijenjen na periodičnu tablicu doveo je do razvoja novog područja kemije: kvantne kemije.

Slično tome, element poznat kao Bor (Bohrium, Bh), dobio je svoje ime po odavanju Nielsu Bohru.

Nuklearne reakcije

Koristeći predloženi model, Bohr je uspio predložiti i uspostaviti mehanizme nuklearnih reakcija iz dvostupanjskog procesa.

Bombardiranjem čestica niske energije stvara se novo jezgro niske stabilnosti koje će s vremenom emitirati gama zrake, dok njegov integritet propada.

Bohrovo je otkriće dugo vremena smatrano ključnim u znanstvenom području, sve dok ga, kasnije, jedan od njegovih sinova, Aage Bohr, nije radio i poboljšao.

Objašnjenje nuklearne fisije

Nuklearna fisija je proces nuklearne reakcije kojim se atomsko jezgro počinje dijeliti na manje dijelove.

Ovaj je postupak sposoban proizvesti velike količine protona i fotona, istodobno i stalno oslobađati energiju.

Niels Bohr razvio je model koji je omogućio objašnjenje procesa nuklearne fisije nekih elemenata. Ovaj se model sastojao od promatranja kapi tekućine koji bi predstavljao strukturu jezgre.

Na isti način na koji se integralna struktura kap može razdvojiti na dva slična dijela, Bohr je uspio pokazati da se isto može dogoditi s atomskim jezgrom, sposobnim generirati nove procese formiranja ili propadanja na atomskoj razini.

Reference

1. Bohr, N. (1955). Čovjek i fizička znanost. Teorija: Međunarodni časopis za teoriju, povijest i temelje znanosti, 3-8.
2. Lozada, RS (2008). Niels Bohr. Sveučilišni akt, 36-39.
3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Činjenice. Preuzeto sa Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Strog dokaz Bohr-van Leeuwenovog teorema u poluklasičnoj granici. RMP, 50.
5. Urednici Encyclopædia Britannica. (17. studenog 2016.). Model složenog jezgra. Preuzeto iz Encyclopedia Britannica: britannica.com.