Chia sẻ:
Tiểu sử và đóng góp của Niels Bohr
Niels Bohr (1885-1962) là một nhà vật lý người Đan Mạch đã giành giải thưởng Nobel Vật lý năm 1922, vì nghiên cứu của ông liên quan đến cấu trúc của các nguyên tử và mức độ phóng xạ của chúng. Lớn lên và được giáo dục ở các vùng đất châu Âu, trong các trường đại học danh tiếng nhất nước Anh, Bohr cũng là một nhà nghiên cứu nổi tiếng và tò mò về triết học.
Ông đã làm việc cùng với các nhà khoa học và người đoạt giải Nobel nổi tiếng khác, như J.J. Thompson và Ernest Rutherford, người khuyến khích ông tiếp tục nghiên cứu trong khu vực nguyên tử.
Sự quan tâm của Bohr đối với cấu trúc nguyên tử đã khiến anh ta di chuyển giữa các trường đại học để tìm một nơi cho anh ta không gian để phát triển nghiên cứu của mình theo các thuật ngữ của riêng anh ta.
Niels Bohr bắt đầu từ những khám phá được thực hiện bởi Rutherford để tiếp tục phát triển chúng cho đến khi ông có thể in dấu ấn của riêng mình.
Bohr đến để có một gia đình gồm hơn sáu người con, là gia sư của các nhân vật khoa học khác như Werner Heisenberg và chủ tịch của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Đan Mạch, cũng như một thành viên của các học viện khoa học khác trên thế giới.
Chỉ số
- 1 Tiểu sử
- 1.1 Nghiên cứu
- 1.2 Mối quan hệ với Ernest Rutherford
- 1.3 Viện Vật lý lý thuyết Bắc Âu
- 1.4 Trường Copenhagen
- 1.5 Thế chiến II
- 1.6 Trở về nhà và cái chết
- 2 Đóng góp và khám phá của Niels Bohr
- 2.1 Mô hình và cấu trúc của nguyên tử
- 2.2 Khái niệm lượng tử ở cấp độ nguyên tử
- 2.3 Khám phá định lý Bohr-van Leeuwen
- 2.4 Nguyên tắc bổ sung
- 2.5 Giải thích về Copenhagen
- 2.6 Cấu trúc của bảng tuần hoàn
- 2.7 Phản ứng hạt nhân
- 2.8 Giải thích về phân hạch hạt nhân
- 3 tài liệu tham khảo
Tiểu sử
Niels Bohr sinh ngày 7 tháng 10 năm 1885 tại Copenhagen, thủ đô của Đan Mạch. Cha của Niels được đặt tên là Christian và là giáo sư sinh lý học tại Đại học Copenhagen.
Mặt khác, mẹ của Niels là Ellen Adler, có gia đình được đặc quyền về kinh tế, có ảnh hưởng trong môi trường ngân hàng Đan Mạch. Hoàn cảnh gia đình của Niels cho phép anh ta được tiếp cận với một nền giáo dục được coi là đặc quyền vào thời điểm đó.
Nghiên cứu
Niels Bohr bắt đầu quan tâm đến vật lý, và học tại Đại học Copenhagen, từ đó ông có bằng thạc sĩ vật lý vào năm 1911. Sau đó, ông đi du lịch tới Anh, nơi ông học tại Phòng thí nghiệm Cavendish của Đại học Cambridge.
Động lực chính để nghiên cứu ở đó là nhận được sự dạy dỗ của Joseph John Thomson, nhà hóa học người gốc Anh, người đã nhận giải thưởng Nobel năm 1906 vì phát hiện ra electron, đặc biệt cho các nghiên cứu về cách điện di chuyển qua các chất khí.
Ý định của Bohr là dịch luận án tiến sĩ của mình sang tiếng Anh, liên quan chính xác đến nghiên cứu về điện tử. Tuy nhiên, Thomson cho thấy không có hứng thú thực sự với Bohr, đó là lý do tại sao sau này quyết định rời đi và đặt khóa học của mình vào Đại học Manchester.
Mối quan hệ với Ernest Rutherford
Khi còn ở Đại học Manchester, Niels Bohr đã có cơ hội chia sẻ với nhà vật lý và hóa học người Anh Ernest Rutherford. Ông cũng từng là trợ lý của Thomson và sau đó đã giành giải thưởng Nobel. Bohr đã học được rất nhiều từ bàn tay của Rutherford, đặc biệt là trong lĩnh vực phóng xạ và mô hình nguyên tử.
Với thời gian trôi qua, sự hợp tác giữa cả hai nhà khoa học ngày càng phát triển và mối quan hệ thân thiện của họ ngày càng lớn. Một trong những sự kiện mà cả hai nhà khoa học tương tác trong lĩnh vực thí nghiệm có liên quan đến mô hình nguyên tử được đề xuất bởi Rutherford.
Mô hình này là đúng trong lĩnh vực khái niệm, nhưng không thể hình dung được nó bằng cách đóng khung nó trong các định luật vật lý cổ điển. Vì điều này, Bohr dám nói rằng lý do cho điều này là do động lực học của các nguyên tử không tuân theo định luật vật lý cổ điển.
Viện Vật lý lý thuyết Bắc Âu
Niels Bohr được coi là một người nhút nhát và sống nội tâm, tuy nhiên một loạt các bài tiểu luận xuất bản năm 1913 đã giúp ông được công nhận rộng rãi trong lĩnh vực khoa học, khiến ông trở thành một nhân vật được công nhận. Những bài tiểu luận này có liên quan đến quan niệm của ông về cấu trúc của nguyên tử.
Năm 1916, Bohr tới Copenhagen và ở đó, tại quê nhà, ông bắt đầu mở các lớp học về vật lý lý thuyết tại Đại học Copenhagen, nơi nghiên cứu về nơi ông được thành lập.
Ở vị trí đó và nhờ vào sự nổi tiếng đã có được trước đó, Bohr đã kiếm được đủ tiền cần thiết để tạo ra vào năm 1920, Viện Vật lý lý thuyết Bắc Âu.
Nhà vật lý người Đan Mạch đã lãnh đạo viện này từ năm 1921 đến 1962, năm mà ông qua đời. Sau đó, viện đổi tên và được đặt tên là Viện Niels Bohr, để vinh danh người sáng lập.
Rất sớm, viện này đã trở thành một tài liệu tham khảo về những khám phá quan trọng nhất đang được thực hiện tại thời điểm liên quan đến nguyên tử và cấu tạo của nó.
Trong một thời gian ngắn, Viện Vật lý lý thuyết Bắc Âu đã ngang tầm với các trường đại học khác có truyền thống hơn trong khu vực, chẳng hạn như các trường đại học Đức ở Gottingen và Munich.
Trường học Copenhagen
Những năm 1920 rất quan trọng đối với Niels Bohr, vì trong những năm đó, ông đã ban hành hai trong số các nguyên tắc cơ bản của lý thuyết của mình: nguyên tắc tương ứng, ban hành năm 1923 và nguyên tắc bổ sung, được bổ sung vào năm 1928.
Các nguyên tắc nói trên là cơ sở mà Trường Cơ học lượng tử Copenhagen, còn được gọi là Giải thích Copenhagen, bắt đầu hình thành..
Ngôi trường này phát hiện ra bất lợi ở các nhà khoa học vĩ đại như Albert Einstein, rằng sau khi phe đối lập trước các cuộc triển lãm đa dạng, cuối cùng họ đã nhận ra Niels Bohr giống như một trong những nhà điều tra khoa học giỏi nhất thời bấy giờ.
Mặt khác, vào năm 1922, ông đã nhận được giải thưởng Nobel Vật lý cho các thí nghiệm liên quan đến tái cấu trúc nguyên tử, và cùng năm đó, con trai duy nhất của ông, Aage Niels Bohr, được sinh ra cuối cùng được đào tạo tại viện do Niels làm chủ tịch. Sau đó, ông trở thành giám đốc của nó và ngoài ra, vào năm 1975, ông đã nhận được giải thưởng Nobel về vật lý.
Trong những năm 30, Bohr định cư tại Hoa Kỳ và tập trung vào việc công khai lĩnh vực phân hạch hạt nhân. Chính trong bối cảnh này, Bohr đã xác định đặc tính phân hạch của plutoni.
Vào cuối thập kỷ đó, vào năm 1939, Bohr trở lại Copenhagen và nhận được sự bổ nhiệm của chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Đan Mạch.
Chiến tranh thế giới thứ hai
Năm 1940, Niels Bohr ở Copenhagen và do hậu quả của Thế chiến II, ba năm sau, ông buộc phải trốn sang Thụy Điển cùng gia đình, vì Bohr có nguồn gốc Do Thái.
Từ Thụy Điển, Bohr đi du lịch đến Hoa Kỳ. Ở đó, anh ta định cư và gia nhập đội ngũ hợp tác của Dự án Manhattan, nơi sản xuất quả bom nguyên tử đầu tiên. Dự án này được thực hiện trong một phòng thí nghiệm có địa điểm là Los Alamos, ở New Mexico và trong quá trình tham gia dự án này, Bohr đã đổi tên thành Nicholas Baker.
Trở về nhà và cái chết
Vào cuối Thế chiến thứ hai, Bohr trở về Copenhagen, nơi ông một lần nữa đứng lên làm giám đốc của Viện Vật lý lý thuyết Bắc Âu và luôn ủng hộ việc ứng dụng năng lượng nguyên tử với các mục tiêu hữu ích, luôn tìm kiếm hiệu quả trong các quá trình khác nhau.
Xu hướng này là do Bohr nhận thức được thiệt hại to lớn có thể gây ra bởi những gì anh ta phát hiện ra, đồng thời anh ta biết rằng có một cách sử dụng mang tính xây dựng hơn cho loại năng lượng mạnh mẽ này. Sau đó, kể từ những năm 1950, Niels Bohr đã tận tình giảng bài tập trung vào việc sử dụng năng lượng nguyên tử một cách hòa bình.
Như đã đề cập trước đó, Bohr đã không bỏ lỡ cường độ của năng lượng nguyên tử, vì vậy ngoài việc ủng hộ việc sử dụng hợp lý, ông cũng quy định rằng chính các chính phủ phải đảm bảo rằng năng lượng này không được sử dụng theo cách hủy diệt.
Khái niệm này được trình bày vào năm 1951, trong một bản tuyên ngôn được ký bởi hơn một trăm nhà nghiên cứu và nhà khoa học nổi tiếng vào thời điểm đó.
Do hậu quả của hành động này và công việc trước đây của ông ủng hộ việc sử dụng năng lượng nguyên tử một cách hòa bình, năm 1957, Quỹ Ford đã trao tặng ông giải thưởng Nguyên tử vì Hòa bình, được trao cho các cá nhân tìm cách thúc đẩy sử dụng tích cực loại năng lượng này..
Niels Bohr qua đời vào ngày 18 tháng 11 năm 1962 tại Copenhagen, quê hương của ông, ở tuổi 77.
Đóng góp và khám phá của Niels Bohr
Mô hình và cấu trúc của nguyên tử
Mô hình nguyên tử của Niels Bohr được coi là một trong những đóng góp lớn nhất của ông cho thế giới vật lý và khoa học nói chung. Ông là người đầu tiên trưng bày nguyên tử như một hạt nhân tích điện dương và được bao quanh bởi các electron quay quanh.
Bohr quản lý để khám phá cơ chế hoạt động bên trong của một nguyên tử: các electron có thể quay quanh một cách độc lập xung quanh hạt nhân. Số lượng electron có trong quỹ đạo bên ngoài của hạt nhân quyết định tính chất của nguyên tố vật lý.
Để có được mô hình nguyên tử này, Bohr đã áp dụng lý thuyết lượng tử Max Planck cho mô hình nguyên tử được phát triển bởi Rutherford, nhờ đó, mô hình đã mang lại cho ông giải thưởng Nobel. Bohr trình bày cấu trúc nguyên tử như một hệ mặt trời nhỏ.
Khái niệm lượng tử ở cấp độ nguyên tử
Điều khiến mô hình nguyên tử của Bohr được coi là cách mạng là phương pháp mà nó đã sử dụng để đạt được nó: ứng dụng các lý thuyết về vật lý lượng tử và mối liên hệ của chúng với các hiện tượng nguyên tử.
Với những ứng dụng này, Bohr đã có thể xác định chuyển động của các electron xung quanh hạt nhân nguyên tử, cũng như những thay đổi về tính chất của chúng.
Theo cách tương tự, thông qua các khái niệm này, anh ta có thể có được một khái niệm về việc vật chất có khả năng hấp thụ và phát ra ánh sáng từ các cấu trúc bên trong khó nhận biết nhất của nó..
Khám phá định lý Bohr-van Leeuwen
Định lý Bohr-van Leeuwen là một định lý được áp dụng cho lĩnh vực cơ học. Lần đầu tiên được Bohr làm việc vào năm 1911 và sau đó được bổ sung bởi van Leeuwen, việc áp dụng định lý này đã quản lý để phân biệt phạm vi của vật lý cổ điển với vật lý lượng tử.
Định lý nói rằng từ hóa do việc áp dụng cơ học cổ điển và cơ học thống kê sẽ luôn bằng không. Bohr và van Leeuwen đã xoay sở để nhìn thoáng qua những khái niệm nhất định chỉ có thể được phát triển thông qua vật lý lượng tử.
Ngày nay, định lý của cả hai nhà khoa học được áp dụng thành công trong các lĩnh vực như vật lý plasma, cơ điện và kỹ thuật điện.
Nguyên tắc bổ sung
Trong cơ học lượng tử, nguyên tắc bổ sung được xây dựng bởi Bohr, đại diện cho một cách tiếp cận lý thuyết và đồng thời, lập luận rằng các đối tượng chịu các quá trình lượng tử có các phân bổ bổ sung không thể quan sát hoặc điều hòa đồng thời..
Nguyên tắc bổ sung này được sinh ra từ một định đề khác được phát triển bởi Bohr: việc giải thích Copenhagen; cơ bản cho việc điều tra cơ học lượng tử.
Giải thích về Copenhagen
Với sự giúp đỡ của các nhà khoa học Max Sinh và Werner Heisenberg, Niels Bohr đã phát triển cách giải thích này về cơ học lượng tử, cho phép làm sáng tỏ một số yếu tố tạo ra các quá trình cơ học, cũng như sự khác biệt của chúng. Được xây dựng vào năm 1927, nó được coi là một cách giải thích truyền thống.
Theo cách giải thích của Copenhagen, các hệ thống vật lý không có các thuộc tính được xác định trước khi chịu các phép đo và cơ học lượng tử chỉ có thể dự đoán các xác suất mà các phép đo được thực hiện sẽ mang lại kết quả nhất định.
Cấu trúc của bảng tuần hoàn
Từ việc giải thích mô hình nguyên tử của mình, Bohr đã có thể cấu trúc một cách chi tiết hơn bảng tuần hoàn các nguyên tố tồn tại vào thời điểm đó.
Ông đã có thể khẳng định rằng các tính chất hóa học và khả năng liên kết của một nguyên tố có liên quan mật thiết đến tải trọng hóa trị của nó.
Các công trình của Bohr áp dụng cho bảng tuần hoàn đã tạo ra bước phát triển của một lĩnh vực hóa học mới: hóa học lượng tử.
Theo cách tương tự, nguyên tố được gọi là Boro (Bohrium, Bh), được đặt tên theo cống phẩm từ Niels Bohr.
Phản ứng hạt nhân
Thông qua một mô hình được đề xuất, Bohr đã có thể đề xuất và thiết lập các cơ chế phản ứng hạt nhân từ một quá trình hai giai đoạn.
Bằng cách bắn phá các hạt năng lượng thấp, một lõi có độ ổn định thấp mới được hình thành cuối cùng sẽ phát ra tia gamma, trong khi tính toàn vẹn của nó bị phân rã.
Phát hiện này của Bohr được coi là chìa khóa trong lĩnh vực khoa học trong một thời gian dài, cho đến khi nó được thực hiện và cải thiện, nhiều năm sau, bởi một trong những đứa con của nó, Aage Bohr.
Giải thích về phân hạch hạt nhân
Phản ứng phân hạch hạt nhân là quá trình phản ứng hạt nhân mà hạt nhân nguyên tử bắt đầu phân chia thành các phần nhỏ hơn.
Quá trình này có khả năng tạo ra một lượng lớn proton và photon, giải phóng năng lượng cùng một lúc và liên tục.
Niels Bohr đã phát triển một mô hình cho phép giải thích quá trình phân hạch hạt nhân của một số nguyên tố. Mô hình này bao gồm quan sát một giọt chất lỏng đại diện cho cấu trúc của hạt nhân.
Theo cùng cách mà cấu trúc tách rời của một giọt có thể được tách thành hai phần tương tự nhau, Bohr đã chứng minh rằng điều tương tự có thể xảy ra với hạt nhân nguyên tử, có thể tạo ra các quá trình hình thành hoặc suy giảm mới ở cấp độ nguyên tử..
Tài liệu tham khảo
- Bohr, N. (1955). Con người và khoa học vật lý. Theoria: Một tạp chí quốc tế về lý thuyết, lịch sử và nền tảng của khoa học, 3-8.
- Lozada, R. S. (2008). Niels Bohr. Đạo luật đại học, 36-39.
- Giải thưởng truyền thông AB. (2014). Niels Bohr - Sự kiện. Lấy từ Nobelprize.org: nobelprize.org
- Savoie, B. (2014). Một bằng chứng nghiêm ngặt về định lý Bohr-van Leeuwen trong giới hạn bán cổ điển. RMP, 50.
- Các biên tập viên của Encyclopædia Britannica. (Ngày 17 tháng 11 năm 2016). Mô hình hợp chất-hạt nhân. Lấy từ Bách khoa toàn thư Britannica: britannica.com.