NIELS BOHR: BIOGRAFIA I APORTACIONS - CIÈNCIA - 2025

Niels Bohr (1885-1962) va ser un físic danès que va obtenir el Premi Nobel de Física l'any 1922, per les seves investigacions relacionades amb l'estructura dels àtoms i els seus nivells de radiació. Criat i educat en terres europees, en les més prestigioses universitats angleses, Bohr també va ser un renombrado investigador i curiós de la filosofia.

Va treballar al costat d'altres famosos científics i Premis Nobel, com JJ Thompson i Ernest Rutherford, els qui ho van impulsar a continuar les seves investigacions en l'àrea atòmica.

L'interès de Bohr per l'estructura atòmica el va dur a desplaçar-se entre universitats fins trobar una que li brindés l'espai per desenvolupar les seves investigacions sota els seus propis termes.

Niels Bohr va partir dels descobriments realitzats per Rutherford per continuar desenvolupant-los fins a poder donar-la seva pròpia empremta.

Bohr va arribar a tenir una família de més de sis fills, va ser tutor d'altres eminències científiques com Werner Heisenberg i president de la Reial Acadèmia Danesa de les Ciències, a més de membre d'altres acadèmies científiques al voltant de el món.

Biografia

Niels Bohr va néixer el 7 d'octubre de 1885 a Copenhaguen, la ciutat capital de Dinamarca. El pare de Niels es va cridar Christian i era professor de fisiologia a la universitat de Copenhaguen.

Per la seva banda, la mare de Niels va ser Ellen Adler, la família del era privilegiada econòmicament, ja que tenia influència en l'àmbit bancari danès. La situació familiar de Niels li va permetre tenir accés a una educació considerada privilegiada en l'època.

estudis

Niels Bohr es va interessar per la física, i la va estudiar a la Universitat de Copenhaguen, de la qual va obtenir un mestratge en física en l'any de 1911. Posteriorment va viatjar a Anglaterra, on va cursar estudis al Cavendish Laboratory de la Universitat de Cambridge.

La principal motivació de cursar estudis allà va ser rebre la tutela de Joseph John Thomson, químic d'origen anglès que va rebre el Premi Nobel el 1906 pel descobriment de l'electró, específicament pels estudis que va fer sobre com es desplaça l'electricitat a través dels gasos.

La intenció de Bohr era traduir a l'anglès la seva tesi doctoral, que justament estava vinculada amb l'estudi dels electrons. No obstant això, Thomson no va mostrar interès real en Bohr, raó per la qual aquest últim va decidir anar-se'n d'allà i posar el seu rumb cap a la Universitat de Manchester.

Relació amb Ernest Rutherford

Estant a la Universitat de Manchester, Niels Bohr va tenir l'oportunitat de compartir amb el físic i químic britànic Ernest Rutherford. Ell també havia estat ajudant de Thomson i posteriorment va guanyar el Premi Nobel. Bohr va aprendre molt de la mà de Rutherford, especialment en l'àmbit de la radioactivitat i dels models de l'àtom.

Amb el pas el temps, la col·laboració entre els dos científics va ser cada vegada més gran i va créixer el seu llaç amistós. Un dels esdeveniments en què tots dos científics van interactuar en l'àmbit experimental va ser el relacionat amb el model de l'àtom proposat per Rutherford.

Aquest model era verídic en l'àmbit conceptual, però no era possible concebre-a l'emmarcar-lo en les lleis de la física clàssica. Davant d'això, Bohr es va atrevir a dir que la raó d'això era que la dinàmica pròpia dels àtoms no estava supeditada a les lleis de la física clàssica.

Institut Nòrdic de Física Teòrica

Niels Bohr era considerat un home tímid i introvertit, així i una sèrie d'assajos que va publicar el 1913 el van fer mereixedor d'un ampli reconeixement en l'àmbit científic, el que el va convertir en una figura pública reconeguda. Aquests assajos estaven relacionats amb la seva concepció de l'estructura de l'àtom.

El 1916 Bohr va viatjar a Copenhaguen i allà, a la seva ciutat natal, va començar a fer classes de física teòrica a la Universitat de Copenhaguen, casa d'estudis on es va formar.

Estant en aquesta posició i gràcies a la fama que havia adquirit anteriorment, Bohr va aconseguir els diners suficients que era necessari per crear en 1920 l'Institut Nòrdic de Física Teòrica.

El físic danès va dirigir aquest institut des de 1921 fins a 1962, any en què va morir. Més tard, aquest institut va canviar el seu nom i es va dir Institut Niels Bohr, en honor al seu fundador.

Molt aviat, aquest institut es va convertir en referència pel que fa als descobriments més importants que s'estaven realitzant en l'època relacionats amb l'àtom i la seva conformació.

En poc temps l'Institut Nòrdic de Física Teòrica va estar a l'una d'altres universitats amb més tradició en l'àrea, com les universitats alemanyes de Göttingen i Munic.

Escola de Copenhaguen

La dècada de 1920 va ser molt important per a Niels Bohr, atès que durant aquests anys va emetre dos dels principis fonamentals de les seves teories: el principi de la correspondència, emès el 1923, i el principi de la complementarietat, afegit a 1928.

Els principis abans esmentats van resultar la base sobre la qual va començar a formar-se l'Escola de Copenhaguen de la mecànica quàntica, també anomenada Interpretació de Copenhaguen.

Aquesta escola va trobar adversos en grans científics com el mateix Albert Einstein, qui després de l'oposició davant diversos plantejaments, va acabar reconeixent a Niels Bohr com una dels millors investigadors científics de l'època.

D'altra banda, el 1922 va rebre el Premi Nobel de Física pels seus experiments relacionats amb la restructura atòmica, i aquest mateix anys va néixer el seu únic fill, Aage Niels Bohr, qui eventualment es va formar a l'institut que presidia Niels. Més tard es va convertir en el seu director i, a més, el 1975 va rebre el Premi Nobel de Física.

Durant els anys 30 Bohr es va assentar a Estats Units i es va enfocar en donar a conèixer l'àmbit de la fissió nuclear. En aquest context va ser quan Bohr va determinar la característica fissionable que tenia el plutoni.

A la fin d'aquesta dècada, el 1939, Bohr va tornar a Copenhaguen i va rebre el nomenament de president de la Reial Acadèmia Danesa de les Ciències.

Segona Guerra Mundial

El 1940 Niels Bohr es trobava a Copenhaguen i, com a conseqüència de la Segona Guerra Mundial, tres anys després es va veure forçat a fugir a Suècia juntament amb la seva família, a causa que Bohr tenia orígens jueus.

De Suècia, Bohr va viatjar als Estats Units. Allà es va instal·lar i es va unir a l'equip de col·laboració de el Projecte Manhattan, que va produir la primera bomba atòmica. Aquest projecte es va dur a terme en un laboratori la ubicació era Los Alamos, a Nou Mèxic, i durant la seva participació en aquest projecte Bohr va canviar el seu nom a Nicholas Baker.

Retorn a casa i mort

A l'acabament de la Segona Guerra Mundial, Bohr va tornar a Copenhaguen, on es va situar de nou com a director de l'Institut Nòrdic de Física Teòrica i va advocar sempre per l'aplicació de l'energia atòmica amb objectius útils, buscant sempre l'eficiència en diferents processos.

Aquesta inclinació es deu al fet que Bohr estava conscient del gran dany que podia ocasionar allò que va descobrir, i a el mateix temps sabia que hi havia una utilitat més constructiva per a aquest tipus d'energia tan poderosa. Llavors, des de la dècada dels 50 Niels Bohr es va dedicar a donar conferències enfocades en l'ús pacífic de l'energia atòmica.

Com hem dit anteriorment, a Bohr no se li escapava la magnitud de l'energia atòmica, pel que a més d'advocar pel seu bon ús, també va estipular que eren els governs els que havien de garantir que aquesta energia no fos utilitzada de forma destructiva.

Aquesta noció la va presentar el 1951, en un manifest que van signar més de cent investigadors i científics de renom a l'època.

Com a conseqüència d'aquesta acció, i del seu treball previ en pro de l'ús pacífic de l'energia atòmica, el 1957 la Fundació Ford li va atorgar el premi Àtoms per a la Pau, lliurat a personalitats que buscaven promoure l'ús positiu d'aquest tipus d'energia.

Niels Bohr va morir el 18 de novembre de 1962, a Copenhaguen, la seva ciutat natal, als 77 anys d'edat.

Aportacions i descobriments de Niels Bohr

Bohr i Albert Einstein

Model i estructura de l'àtom

El model atòmic de Niels Bohr és considerat un dels seus majors aportacions a el món de la física i les ciències en general. Va ser el primer a exhibir a l'àtom com un nucli carregat positivament i envoltat d'electrons orbitant.

Bohr va aconseguir descobrir el mecanisme de funcionament intern d'un àtom: els electrons són capaços d'orbitar de manera independent al voltant de l'nucli. El nombre d'electrons presents en l'òrbita externa de l'nucli determina les propietats de l'element físic.

Per a l'obtenció d'aquest model atòmic, Bohr va aplicar la teoria quàntica de Max Planck a el model atòmic desenvolupat per Rutherford, obtenint com a resultat el model que li va valer el Premi Nobel. Bohr va presentar l'estructura atòmica com un petit sistema solar.

Conceptes quàntics a nivell atòmic

El que va portar a el model atòmic de Bohr a ser considerat revolucionari, va ser el mètode que aquest va utilitzar per aconseguir obtenir-lo: l'aplicació de teories de física quàntica i la seva interrelació amb els fenòmens atòmics.

Amb aquestes aplicacions, Bohr va ser capaç de determinar els moviments dels electrons al voltant de l'nucli atòmic, així com els canvis en les seves propietats.

De la mateixa manera, a través d'aquests conceptes, va poder obtenir una noció de com la matèria és capaç d'absorbir i emetre llum des dels seus estructures internes més imperceptibles.

Descobriment de l'teorema Bohr-van Leeuwen

El teorema Bohr-van Leeuwen és un teorema aplicat a l'àrea de la mecànica. Treballat primer per Bohr el 1911 i després complementat per van Leeuwen, l'aplicació d'aquest teorema assoliment diferenciar l'abast de la física clàssica enfront de la física quàntica.

El teorema estableix que la magnetització resultant de l'aplicació de la mecànica clàssica i la mecànica estadística serà sempre zero. Bohr i van Leeuwen van aconseguir albirar certs conceptes que només podien ser desenvolupats a través de la física quàntica.

Avui el teorema de tots dos científics és aplicat amb èxit en àrees com la física de plasmes, electromecànica i enginyeria elèctrica.

Principi de complementarietat

Dins de la mecànica quàntica, el principi de complementarietat formulat per Bohr, el qual representa un abordatge teòric i resultant a el mateix temps, sosté que els objectes sotmesos a processos quàntics tenen atribucions complementàries que no poden ser observades o mitjanes de manera simultània.

Aquest principi de complementarietat neix a partir d'un altre postulat desenvolupat per Bohr: la interpretació de Copenhaguen; fonamental per a la investigació de la mecànica quàntica.

Interpretació de Copenhaguen

Amb l'ajuda dels científics Max Born i Werner Heisenberg, Niels Bohr va desenvolupar aquesta interpretació de la mecànica quàntica, que permetia dilucidar alguns dels elements que fan possible els processos mecànics, a l'igual que les seves diferències. Formulada en 1927, és considerada una interpretació tradicional.

Segons la interpretació de Copenhaguen, els sistemes físics no posseeixen propietats definides abans de sotmetre a mesuraments, i la mecànica quàntica només és capaç de predir les probabilitats mitjançant les quals els mesuraments fets llancessin certs resultats.

Estructura de la taula periòdica

A partir de la seva interpretació de el model atòmic, Bohr va ser capaç d'estructurar de forma més detallada la taula periòdica d'elements existent per aquell temps.

Va poder afirmar que les propietats químiques i la capacitat d'enllaç d'un element estan estretament relacionada amb la seva càrrega de valències.

Els treballs de Bohr aplicats a la taula periòdica van donar peu a el desenvolupament d'un nou camp de la química: la química quàntica.

De la mateixa manera, l'element conegut com Bor (Bohrium, Bh), rep el seu nom en homenatge de Niels Bohr.

reaccions nuclears

Mitjançant un model proposat, Bohr va ser capaç de proposar i establir els mecanismes de les reaccions nuclears a partir d'un procés en dues etapes.

Mitjançant el bombardeig de partícules de baixa energia, es forma un nou nucli de baixa estabilitat que eventualment emetrà raigs gamma, mentre decau la seva integritat.

Aquest descobriment de Bohr va ser considerat clau en l'àrea científica per molt temps, fins que va ser treballat i millorat, anys després, per un dels seus fills, Aage Bohr.

Explicació de la fissió nuclear

La fissió nuclear és un procés de reacció nuclear mitjançant el qual el nucli atòmic comença a dividir-se en parts més petites.

Aquest procés és capaç de produir grans quantitats de protons i fotons, alliberant energia a el mateix temps i de forma constant.

Niels Bohr va desenvolupar un model que permetia explicar el procés de fissió nuclear d'alguns elements. Aquest model consistia en l'observació d'una gota de líquid que representaria l'estructura de l'nucli.

De la mateixa forma en què l'estructura integral d'una gota pot separar-se en dues parts similars, Bohr va aconseguir demostrar que el mateix pot passar amb un nucli atòmic, sent capaç de generar nous processos de formació o deteriorament a nivell atòmic.

referències

1. Bohr, N. (1955). L'home i la ciència física. Theoria: An International Journal for Theory, History and Foundations of Science, 3-8.
2. Lozada, RS (2008). Niels Bohr. Acta Universitària, 36-39.
3. Nobel Mitjana AB. (2014). Niels Bohr - Facts. Obtingut de Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). A rigorous proof of the Bohr-van Leeuwen theorem in the semiclassical limit. RMP, 50.
5. The Editors of Encyclopædia Britannica. (17 de novembre de 2016). Compound-nucleus model. Obtingut de Encyclopedia Britannica: britannica.com.