NĪLS BORS: BIOGRĀFIJA UN IEGULDĪJUMS - ZINĀTNE - 2025

Nīls Bohrs (1885–1962) bija dāņu fiziķis, kuram 1922. gadā tika piešķirta Nobela prēmija fizikā par pētījumiem, kas saistīti ar atomu struktūru un to radiācijas līmeni. Bohrs, kurš audzināts un izglītots Eiropas zemēs, prestižākajās Anglijas universitātēs, bija arī atzīts pētnieks un zinātkārs par filozofiju.

Viņš strādāja kopā ar citiem slaveniem zinātniekiem un Nobela prēmijas laureātiem, piemēram, Dž. Tompsonu un Ernestu Rutherfordu, kuri viņu mudināja turpināt pētījumus atomu jomā.

Bohra interese par atomu struktūru lika viņam ritināt starp universitātēm, lai atrastu tādu, kas viņam dotu iespēju attīstīt pētījumus uz saviem noteikumiem.

Nīls Bohrs sāka no Rutherforda atklājumiem un turpināja tos attīstīt, līdz viņš varēja uz tiem atstāt savu iespaidu.

Bohram bija ģimene, kurā bija vairāk nekā seši bērni, un viņš bija citu izcilu zinātnieku, piemēram, Verners Heisenbergs, pasniedzējs un Dānijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas prezidents, kā arī citu zinātnisko akadēmiju loceklis visā pasaulē.

Biogrāfija

Nīls Bohrs dzimis 1885. gada 7. oktobrī Dānijas galvaspilsētā Kopenhāgenā. Nīla tēvs tika nosaukts par kristieti, un viņš bija Kopenhāgenas universitātes fizioloģijas profesors.

No savas puses Nīla māte bija Elena Adlere, kuras ģimene bija ekonomiski priviliģēta, kurai bija ietekme Dānijas banku vidē. Nīla ģimenes stāvoklis ļāva viņam iegūt izglītību, kas tajā laikā tika uzskatīta par priviliģētu.

Pētījumi

Nīls Bohrs sāka interesēties par fiziku un studēja to Kopenhāgenas universitātē, no kuras 1911. gadā ieguva fizikas maģistra grādu. Vēlāk viņš devās uz Angliju, kur studēja Kembridžas universitātes Kavendiša laboratorijā.

Galvenā motivācija tur studēt bija saņemt Jāzepa Džona Thomsona, angļu izcelsmes ķīmiķa, kurš 1906. gadā saņēma Nobela prēmiju par elektrona atklāšanu, vadību, īpaši par pētījumiem, ko viņš veica par to, kā elektrība pārvietojas caur gāzēm .

Bohra nodoms bija tulkot viņa promocijas darbu angļu valodā, kas bija precīzi saistīts ar elektronu izpēti. Tomēr Thomson neizrādīja patiesu interesi par Bohr, tāpēc pēdējais nolēma pamest tur un noteica savu kursu uz Mančestras universitāti.

Attiecības ar Ernestu Rutherfordu

Atrodoties Mančesteras universitātē, Nīlam Boram bija iespēja dalīties ar britu fiziķi un ķīmiķi Ernestu Rutherfordu. Viņš bija arī Tomsa palīgs un vēlāk ieguva Nobela prēmiju. Bohrs daudz iemācījās no Rutherford, it īpaši radioaktivitātes un atoma modeļu jomā.

Laikam ejot, abu zinātnieku sadarbība pieauga un viņu draudzība pieauga. Viens no notikumiem, kurā abi zinātnieki mijiedarbojās eksperimentālajā laukā, bija saistīts ar Rutherforda piedāvāto atoma modeli.

Šis modelis bija taisnība konceptuālajā laukā, taču to nebija iespējams iedomāties, iekļaujot to klasiskās fizikas likumos. Ņemot to vērā, Bohrs uzdrošinājās apgalvot, ka iemesls tam bija tas, ka atomu dinamika nebija pakļauta klasiskās fizikas likumiem.

Ziemeļvalstu teorētiskās fizikas institūts

Nīls Bohrs tika uzskatīts par kautrīgu un intravertu cilvēku, tomēr eseju sērija, kuru viņš publicēja 1913. gadā, izpelnījās viņam plašu atzinību zinātnes jomā, kas viņu padarīja par atzītu sabiedrisko personu. Šīs esejas bija saistītas ar viņa priekšstatu par atoma struktūru.

1916. gadā Bohrs devās uz Kopenhāgenu, un tur, savā dzimtajā pilsētā, viņš sāka mācīt teorētisko fiziku Kopenhāgenas universitātē, kur viņš studēja.

Atrodoties šajā stāvoklī un pateicoties iepriekš iegūtajai slavai, Bohrs ieguva pietiekamu naudu, kas bija nepieciešama, lai 1920. gadā izveidotu Ziemeļvalstu Teorētiskās fizikas institūtu.

Dāņu fiziķis vadīja šo institūtu no 1921. līdz 1962. gadam, kurā viņš nomira. Vēlāk institūts mainīja nosaukumu un par godu tā dibinātājam tika saukts par Nīla Bora institūtu.

Pavisam drīz šis institūts kļuva par atsauci uz vissvarīgākajiem atklājumiem, kas tajā laikā tika veikti saistībā ar atomu un tā uzbūvi.

Īsā laikā Ziemeļvalstu Teorētiskās fizikas institūts bija līdzvērtīgs citām universitātēm, kurām šajā reģionā ir vairāk tradīciju, piemēram, Vācijas Getingenes un Minhenes universitātēm.

Kopenhāgenas skola

1920. gadi bija ļoti nozīmīgi Nīlam Bohram, jo ​​šajos gados viņš izdeva divus no viņa teoriju pamatprincipiem: 1923. gadā izdoto korespondences principu un 1928. gadā pievienoto papildināmības principu.

Iepriekš minētie principi bija pamats, uz kura sāka veidoties Kopenhāgenas kvantu mehānikas skola, saukta arī par Kopenhāgenas interpretāciju.

Šī skola atrada pretiniekus tādos lielos zinātniekos kā pats Alberts Einšteins, kurš pēc iebildumiem pret dažādām pieejām galu galā atzina Nīlu Bohu par vienu no labākajiem tā laika zinātniskajiem pētniekiem.

No otras puses, 1922. gadā viņš saņēma Nobela prēmiju fizikā par eksperimentiem, kas saistīti ar atomu pārstrukturēšanu, un tajā pašā gadā piedzima viņa vienīgais dēls Aage Niels Bohr, kurš galu galā apmācījās institūtā, kuru Nīls vadīja. Vēlāk viņš kļuva par tā direktoru, turklāt 1975. gadā viņš saņēma Nobela prēmiju fizikā.

30. gados Bohrs apmetās uz dzīvi Amerikas Savienotajās Valstīs un koncentrējās uz kodola skaldīšanas lauka popularizēšanu. Tieši šajā kontekstā Bohrs noteica plutonija skaldāmo īpašību.

Šīs desmitgades beigās, 1939. gadā, Bohrs atgriezās Kopenhāgenā un saņēma Dānijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas prezidenta iecelšanu.

Otrais pasaules karš

Niels Bohrs 1940. gadā atradās Kopenhāgenā, un pēc Otrā pasaules kara trīs gadus vēlāk viņš bija spiests kopā ar ģimeni bēgt uz Zviedriju, jo Bohram bija ebreju izcelsme.

No Zviedrijas Bohrs devās uz ASV. Tur viņš apmetās un pievienojās Manhetenas projekta sadarbības komandai, kas ražoja pirmo atombumbu. Šis projekts tika veikts laboratorijā, kas atrodas Los Alamosā, Ņūmeksikā, un viņa dalības laikā minētajā projektā Bohrs mainīja savu vārdu uz Nikolass Beikers.

Mājas atnākšana un nāve

Otrā pasaules kara beigās Bohrs atgriezās Kopenhāgenā, kur viņš atkal kļuva par Ziemeļvalstu teorētiskās fizikas institūta direktoru un vienmēr iestājās par atomenerģijas izmantošanu ar lietderīgiem mērķiem, vienmēr meklējot efektivitāti dažādos procesos.

Šis slīpums ir saistīts ar faktu, ka Bohrs apzinājās lielo kaitējumu, ko viņa atklātais varētu nodarīt, un tajā pašā laikā viņš zināja, ka šāda veida ļoti spēcīgai enerģijai ir daudz konstruktīvāka lietderība. Tātad, sākot ar piecdesmitajiem gadiem, Nīls Bohrs veltīja sevi konferencēm, kas bija vērstas uz mierīgu atomenerģijas izmantošanu.

Kā mēs jau minējām iepriekš, Bohram nebija pietrūcis atomenerģijas apjoma, tāpēc viņš atbalstīja arī tās pareizu izmantošanu, bet arī noteica, ka valdībām ir jānodrošina, ka šī enerģija netiek izmantota destruktīvā veidā.

Šis jēdziens tika ieviests 1951. gadā manifestā, kuru tajā laikā parakstīja vairāk nekā simts slaveni pētnieki un zinātnieki.

Šīs darbības un iepriekšējā darba rezultātā par labu mierīgai atomenerģijas izmantošanai 1957. gadā Forda fonds viņam piešķīra balvu “Atomi mieram”, kas tika piešķirta personībām, kuras centās veicināt šāda veida enerģijas pozitīvu izmantošanu.

Nīls Bohrs nomira 1962. gada 18. novembrī dzimtajā pilsētā Kopenhāgenā 77 gadu vecumā.

Nīla Bora ieguldījums un atklājumi

Bohrs un Alberts Einšteins

Atoma modelis un struktūra

Nīla Bora atomu modelis tiek uzskatīts par vienu no viņa lielākajiem ieguldījumiem fizikas un zinātnes pasaulē kopumā. Viņš bija pirmais, kurš parādīja atomu kā pozitīvi lādētu kodolu, ko ieskauj riņķojoši elektroni.

Bohram izdevās atklāt atoma iekšējo darba mehānismu: elektroni spēj patstāvīgi riņķot apkārt kodolam. Kodolu ārējā orbītā esošo elektronu skaits nosaka fiziskā elementa īpašības.

Lai iegūtu šo atomu modeli, Bohrs izmantoja Max Planck kvantu teoriju Rutherford izstrādātajam atomu modelim, kā rezultātā iegūstot modeli, kas viņam nopelnīja Nobela prēmiju. Bohrs iepazīstināja ar atomu struktūru kā nelielu Saules sistēmu.

Kvantu jēdzieni atomu līmenī

Tas, kas lika Boha atomu modelim uzskatīt par revolucionāru, bija metode, kuru viņš izmantoja tā sasniegšanai: kvantu fizikas teoriju piemērošana un to savstarpējā saistība ar atomu parādībām.

Izmantojot šos pieteikumus, Bohrs spēja noteikt elektronu kustības ap atoma kodolu, kā arī to īpašību izmaiņas.

Tādā pašā veidā, izmantojot šos jēdzienus, viņš spēja iegūt priekšstatu par to, kā matērija spēj absorbēt un izstarot gaismu no tās visnemanāmākajām iekšējām struktūrām.

Boha-van Līvena teorēmas atklāšana

Boha-van Līvena teorēma ir teorēma, ko piemēro mehānikas jomā. Sākumā strādāja Bohrs 1911. gadā un vēlāk to papildināja van Leeuwen, šīs teorēmas pielietojums spēja atšķirt klasiskās fizikas darbības jomu no kvantu fizikas.

Teorēma norāda, ka magnetizācija, kas rodas, piemērojot klasisko mehāniku un statistisko mehāniku, vienmēr būs nulle. Bohram un van Lēvenam izdevās ieskatīties noteiktos jēdzienos, kurus varēja attīstīt tikai ar kvantu fizikas palīdzību.

Mūsdienās abu zinātnieku teorēma tiek veiksmīgi piemērota tādās jomās kā plazmas fizika, elektromehānika un elektrotehnika.

Papildināmības princips

Kvantu mehānikā Bohra formulētais komplementaritātes princips, kas vienlaikus atspoguļo teorētisko un no tā izrietošo pieeju, apgalvo, ka objektiem, kas pakļauti kvantu procesiem, ir papildu īpašības, kuras nevar vienlaikus novērot vai aprēķināt.

Šis papildināmības princips ir cēlies no cita Bohra izstrādāta postulāta: Kopenhāgenas interpretācija; fundamentāls kvantu mehānikas izpētē.

Kopenhāgenas interpretācija

Ar zinātnieku Maksa Borna un Vernera Heisenberga palīdzību Nīls Bohrs izstrādāja šo kvantu mehānikas interpretāciju, kas ļāva noskaidrot dažus elementus, kas padara iespējamus mehāniskos procesus, kā arī to atšķirības. Formulēts 1927. gadā, to uzskata par tradicionālu interpretāciju.

Saskaņā ar Kopenhāgenas interpretāciju fizikālām sistēmām nav noteiktu īpašību, pirms tās tiek pakļautas mērījumiem, un kvantu mehānika spēj tikai paredzēt varbūtību, ar kādu veiktie mērījumi dos noteiktus rezultātus.

Periodiskās tabulas struktūra

Izmantojot savu atomu modeļa interpretāciju, Bohrs spēja sīkāk strukturēt tajā laikā esošo elementu periodisko tabulu.

Viņš varēja apgalvot, ka elementa ķīmiskās īpašības un saistīšanās spēja ir cieši saistīta ar tā valences lādiņu.

Boha darbs, kas tika piemērots periodiskajai tabulai, noveda pie jauna ķīmijas lauka attīstības: kvantu ķīmija.

Līdzīgi elements, kas pazīstams kā bors (Bohrium, Bh), saņem savu vārdu, pieminot Niels Bohr.

Kodolreakcijas

Izmantojot ierosināto modeli, Bohrs varēja ierosināt un izveidot kodolreakciju mehānismus divpakāpju procesā.

Bombardējot zemas enerģijas daļiņas, veidojas jauns zemas stabilitātes kodols, kas galu galā izstaro gamma starus, kamēr tā integritāte samazinās.

Šis Bohra atklājums ilgu laiku tika uzskatīts par galveno zinātnes jomā, līdz gadus pēc tā strādāja un uzlaboja viens no viņa dēliem Agežs Bohrs.

Kodoldalīšanās skaidrojums

Kodolskaldīšana ir kodolreakcijas process, kurā atomu kodols sāk sadalīties mazākās daļās.

Šis process spēj radīt lielu daudzumu protonu un fotonu, vienlaikus un pastāvīgi atbrīvojot enerģiju.

Nīls Bohrs izstrādāja modeli, kas ļāva izskaidrot dažu elementu kodoldalīšanās procesu. Šis modelis sastāvēja no šķidruma piliena novērošanas, kas atspoguļos kodola struktūru.

Tādā pašā veidā, kā piliena neatņemamo struktūru var sadalīt divās līdzīgās daļās, Bohram izdevās parādīt, ka tas pats var notikt arī ar atoma kodolu, kas spēj radīt jaunus veidošanās vai pasliktināšanās procesus atomu līmenī.

Atsauces

1. Bohrs, N. (1955). Cilvēks un fiziskās zinātnes. Teorija: Starptautisks zinātnes teorijas, vēstures un pamatu žurnāls, 3.-8.
2. Lozada, RS (2008). Nīls Bohrs. Universitātes likums, 36.-39.
3. Nobel Media AB. (2014). Nīls Bohrs - fakti. Saturs iegūts no Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Stingrs Boha-van Līvena teorēmas pierādījums pusklasiskajā ierobežojumā. RMP, 50.
5. Encyclopædia Britannica redaktori. (2016. gada 17. novembris). Savienojuma kodola modelis. Izgūts no enciklopēdijas Britannica: britannica.com.