Fisikawan Denmark Bor Niels: biografi, penemuan

Niels Bohr adalah seorang fisikawan Denmark dan tokoh masyarakat, salah satu pendiri fisika dalam bentuk modern. Dia adalah pendiri dan pemimpin Copenhagen Institute of Theoretical Physics, pencipta sekolah ilmiah dunia, dan juga anggota asing dari Academy of Sciences dari Uni Soviet. Artikel ini akan mengulas kisah hidup Niels Bohr dan prestasi utamanya.

Merit

Ahli Fisika Denmark Bohr Nils mendirikan teori atom, yang didasarkan pada model planet atom, delineasi kuantum dan postulat yang ditawarkan kepada mereka secara pribadi. Selain itu, Bohr dikenang oleh karya penting teori inti atom, reaksi nuklir dan logam. Dia adalah salah satu peserta dalam penciptaan mekanika kuantum. Selain bekerja di bidang fisika, Bohr memiliki sejumlah karya filsafat dan ilmu alam. Ilmuwan secara aktif berjuang menghadapi ancaman atom. Pada tahun 1922 ia dianugerahi Hadiah Nobel.

Masa kanak-kanak

Ilmuwan masa depan Niels Bohr lahir di Kopenhagen pada tanggal 7 Oktober 1885. Ayahnya, Christian, adalah seorang profesor fisiologi di universitas setempat, dan ibu Ellen berasal dari keluarga kaya Yahudi. Nils memiliki adik laki-laki Harald. Orangtua mencoba membuat masa kecil anak-anak mereka bahagia dan kaya. Pengaruh positif keluarga, dan khususnya ibu, memainkan peran penting dalam pengembangan kualitas spiritual mereka.

Pendidikan:

Pendidikan dasar Bohr masuk sekolah Gammelholm. Di tahun-tahun sekolah, ia menyukai sepak bola, dan kemudian - bermain ski dan berlayar. Pada usia dua puluh tiga, Bohr menjadi lulusan Copenhagen University, di mana dia dianggap sebagai ahli fisika penelitian yang luar biasa berbakat. Untuk proyek diploma yang didedikasikan untuk menentukan tegangan permukaan air dengan menggunakan getaran jet air, Niels dianugerahi medali emas dari Royal Danish Academy of Sciences. Setelah mendapat pendidikan, fisikawan awal Bohr Niels tetap di universitas. Di sana ia melakukan sejumlah studi penting. Salah satunya dikhususkan untuk teori elektronik klasik logam dan membentuk dasar disertasi doktor Bohr.

Pemikiran non-standar

Suatu hari, presiden Royal Academy, Ernest Rutherford, meminta bantuan dari seorang rekan dari Universitas Kopenhagen. Yang terakhir ini dimaksudkan untuk memberi muridnya nilai terendah, sementara dia percaya bahwa dia layak diberi nilai "sangat baik." Kedua belah pihak dalam perselisihan tersebut sepakat untuk mengandalkan pendapat pihak ketiga, seorang arbiter, yang menjadi Rutherford. Menurut soal ujian, siswa harus menjelaskan bagaimana menggunakan barometer bisa menentukan tinggi bangunan.

Siswa tersebut menjawab bahwa untuk ini Anda perlu mengikatkan barometer ke tali yang panjang, naik ke atap bangunan, turunkan ke tanah dan ukur panjang tali yang turun. Di satu sisi, jawabannya benar dan lengkap, tapi disisi lain sama sekali tidak ada hubungannya dengan fisika. Kemudian Rutherford menyarankan agar siswa sekali lagi mencoba menjawab. Dia memberinya waktu enam menit, dan memperingatkan bahwa jawabannya harus menggambarkan pemahaman tentang hukum fisika. Lima menit kemudian, ketika dia mendengar dari siswa bahwa dia memilih beberapa solusi terbaik, Rutherford memintanya untuk menjawab lebih dulu dari jadwal. Pada saat ini siswa tersebut menawarkan untuk memanjat dari barometer ke atap, menurunkannya, mengukur waktu musim gugur dan, dengan menggunakan formula khusus, temukan ketinggiannya. Jawaban ini memuaskan gurunya, tapi dia dan Rutherford tidak dapat menyangkal kesenangan mendengarkan versi lain dari siswa tersebut.

Metode selanjutnya didasarkan pada pengukuran tinggi bayangan barometer dan tinggi bayangan bangunan, dengan resolusi selanjutnya. Pilihan ini disukai oleh Rutherford, dan dia dengan antusias meminta siswa tersebut untuk menutupi jalan yang tersisa. Kemudian siswa itu menawarkan pilihan yang paling sederhana. Hal itu diperlukan hanya untuk menerapkan barometer ke dinding bangunan dan membuat catatan, lalu menghitung jumlah tanda dan memperbanyaknya dengan panjang barometer. Siswa tersebut percaya bahwa jawaban yang begitu jelas tidak dapat diabaikan.

Agar tidak terlihat di mata ilmuwan sebagai joker, siswa tersebut menawarkan pilihan yang paling canggih. Setelah mengikat tali ke barometer, dia memberi tahu kami, perlu mengayunkannya di dasar bangunan dan di atapnya, yang mengukur besarnya gravitasi. Dari selisih antara data yang diterima, jika diinginkan, Anda bisa mengetahui ketinggiannya. Selain itu, mengayunkan bandul pada tali pusat dari atap bangunan, Anda bisa menentukan ketinggian periode presesi.

Akhirnya, siswa tersebut menawarkan untuk menemukan manajer bangunan tersebut dan sebagai ganti barometer yang indah untuk mengetahui tingginya. Rutherford bertanya apakah siswa tersebut benar-benar tidak mengetahui solusi yang berlaku umum untuk masalah ini. Dia tidak menyembunyikan apa yang dia ketahui, namun dia mengakui bahwa dia muak dengan pengabaian guru tentang cara berpikirnya di lingkungan, di sekolah dan perguruan tinggi, dan penolakan terhadap solusi non-standar. Seperti dugaan Anda, siswa ini adalah Niels Bohr.

Pindah ke Inggris

Setelah bekerja di universitas selama tiga tahun, Bor pindah ke Inggris. Tahun pertama ia bekerja di Cambridge di Joseph Thomson, kemudian pindah ke Ernest Rutherford di Manchester. Saat itu, laboratorium Rutherford dianggap paling menonjol. Terakhir kali, percobaan dilakukan di dalamnya, yang memunculkan penemuan model planet atom. Lebih tepatnya, model itu masih dalam tahap menjadi.

Percobaan pada pelepasan partikel alfa melalui foil memungkinkan Rutherford untuk menyadari bahwa di tengah atom terdapat inti bermuatan kecil, yang hampir seluruhnya massa atom, dan disekitarnya terdapat elektron ringan. Karena atom netral secara elektrik, jumlah muatan elektron harus sama dengan modulus muatan nuklir. Kesimpulan bahwa muatan nuklir adalah kelipatan muatan elektron yang sangat penting dalam studi ini, namun sejauh ini tetap tidak jelas. Tapi isotop ditemukan - zat memiliki sifat kimia yang sama, namun berbeda massa atomnya.

Jumlah elemen atom. Hukum perpindahan

Bekerja di laboratorium Rutherford, Bohr menyadari bahwa sifat kimia bergantung pada jumlah elektron dalam atom, yaitu muatannya, bukan massa, yang menjelaskan adanya isotop. Ini adalah pencapaian penting pertama Bohr di laboratorium ini. Karena partikel alfa adalah inti helium dengan muatan +2, dengan peluruhan alfa (partikel yang mengeluarkan dari nukleus), elemen "anak perempuan" dalam tabel periodik harus ditempatkan di sebelah kiri dua sel daripada "ibu", dan dalam peluruhan beta (elektron terbang keluar Dari nukleus) di sebelah kanan satu sel. Dengan demikian, "hukum pemindahan radioaktif" terbentuk. Kemudian fisikawan Denmark membuat serangkaian penemuan yang lebih penting yang menyangkut model atom.

Model Rutherford-Bohr

Model ini juga disebut planetary, karena di dalamnya elektron berputar mengelilingi nukleus seperti planet-planet di sekitar Matahari. Model seperti itu memiliki sejumlah masalah. Faktanya adalah bahwa atom di dalamnya sangat tidak stabil, dan kehilangan energi selama seperseratus sepersejuta detik. Kenyataannya, ini tidak terjadi. Masalahnya tampaknya tidak terpecahkan dan membutuhkan pendekatan baru yang radikal. Di sini, fisikawan Denmark Bor Niels menunjukkan dirinya.

Bohr menyarankan bahwa, bertentangan dengan hukum elektrodinamika dan mekanika, ada orbit di dalam atom, bergerak di sepanjang elektron yang tidak memancar. Orbit stabil jika momentum sudut elektron yang berada di atasnya sama dengan separuh konstanta Planck. Radiasi terjadi, tapi hanya pada saat transisi elektron dari satu orbit ke orbit lainnya. Semua energi yang dilepaskan terbawa oleh kuantum radiasi. Kuantum semacam itu memiliki energi yang sama dengan produk frekuensi rotasi oleh konstanta Planck, atau perbedaan antara energi elektron awal dan akhir. Dengan demikian, Bohr menggabungkan prestasi Rutherford dan gagasan tentang kuanta, yang diajukan oleh Max Planck pada tahun 1900. Penyatuan tersebut bertentangan dengan semua ketentuan teori tradisional, dan pada saat bersamaan, sama sekali tidak menolaknya. Elektron dianggap sebagai titik material yang bergerak sesuai dengan hukum mekanika klasik, namun hanya orbit yang memenuhi "kondisi kuantisasi" yang "diselesaikan". Pada orbit semacam itu, energi elektron berbanding terbalik dengan kuadrat angka orbit.

Derivasi dari "aturan frekuensi"

Mengandalkan "aturan frekuensi", Bohr menyimpulkan bahwa frekuensi radiasi sebanding dengan perbedaan antara kotak terbalik bilangan bulat. Sebelumnya, pola ini didirikan oleh spektroskopis, namun tidak menemukan penjelasan teoritis. Teori Niels Bohr memungkinkan untuk menjelaskan spektrum hidrogen tidak hanya (atom paling sederhana), tapi juga helium, termasuk terionisasi. Ilmuwan tersebut menggambarkan pengaruh pergeseran nuklir dan meramalkan bagaimana kerang elektronik terisi, yang memungkinkan untuk mengungkapkan sifat fisik periodisitas unsur-unsur sistem Mendeleyev. Untuk perkembangan tersebut, pada tahun 1922 Bohr dianugerahi Hadiah Nobel.

Institut Bora

Setelah menyelesaikan pekerjaan di Rutherford yang telah mengenal fisikawan Bo Nils kembali ke tanah airnya, di mana dia diundang pada tahun 1916 oleh seorang profesor di Universitas Kopenhagen. Dua tahun kemudian ia menjadi anggota Royal Danish Society (pada tahun 1939, ilmuwan tersebut menuntunnya).

Pada tahun 1920, Bohr mendirikan Institute of Theoretical Physics dan menjadi pemimpinnya. Pihak berwenang Kopenhagen, sebagai pengakuan atas pencapaian fisikawan tersebut, memberinya pembangunan "House of the Pivovar" bersejarah untuk institut tersebut. Institut tersebut memenuhi semua harapan, memainkan peran luar biasa dalam pengembangan fisika kuantum. Perlu dicatat bahwa kualitas yang menentukan dalam hal ini adalah kualitas pribadi Bohr. Dia mengepung dirinya dengan kolaborator dan siswa berbakat, batas-batas yang seringkali tak terlihat. Institut Bora internasional, ia berusaha jatuh dari mana-mana. Di antara penduduk asli sekolah Bohr yang terkenal dapat diidentifikasi: F. Bloch, V. Weisskopf, H. Casimir, O. Bohr, L. Landau, J. Wheeler dan banyak lainnya.

Bagi Bohr, ilmuwan Jerman Verne Heisenberg tidak datang satu kali pun. Pada saat "prinsip ketidakpastian" sedang diciptakan, Erwin Schrödinger, yang merupakan pendukung sudut pandang murni gelombang , sedang berdiskusi dengan Bohr. Di bekas "House of the Pivovar", sebuah landasan fisika baru yang kualitatif pada abad ke-20 terbentuk, salah satu tokoh utamanya adalah Niels Bohr.

Model atom, yang diusulkan oleh ilmuwan Denmark dan mentornya Rutherford, tidak konsisten. Ini menggabungkan dalil teori klasik dan hipotesis, yang jelas-jelas bertentangan dengannya. Untuk menghilangkan kontradiksi ini, perlu untuk secara radikal merevisi tesis utama teori ini. Ke arah ini, layanan langsung Bohr, otoritasnya dalam komunitas ilmiah, dan pengaruh pribadinya memainkan peran penting. Karya-karya Niels Bohr menunjukkan bahwa untuk mendapatkan gambaran fisik microworld, sebuah pendekatan yang berhasil digunakan untuk "dunia hal-hal besar" tidak sesuai, dan dia menjadi salah satu pendiri pendekatan ini. Ilmuwan memperkenalkan konsep semacam itu sebagai "pengaruh prosedur pengukuran yang tidak terkontrol" dan "nilai tambahan".

Teori kuantum Kopenhagen

Nama ilmuwan Denmark terkait dengan interpretasi kuantum probabilistik (juga Kopenhagen) tentang teori kuantum, serta studi tentang banyak "paradoksnya". Peran penting di sini dimainkan oleh diskusi Bohr dengan Albert Einstein, yang tidak menyukai fisika kuantum Bohr dalam interpretasi probabilistik. "Prinsip korespondensi", yang dirumuskan oleh ilmuwan Denmark, memainkan peran penting dalam memahami hukum microworld dan interaksinya dengan fisika klasik (non-kuantum).

Topik nuklir

Setelah mulai mempelajari fisika inti bahkan di Rutherford, Bohr mencurahkan banyak perhatian pada topik nuklir. Dia mengusulkan pada tahun 1936 teori nukleus majemuk, yang kemudian melahirkan model tetes, yang memainkan peran penting dalam studi fisi nuklir. Secara khusus, Bohr memiliki prediksi fisi spontan inti uranium.

Ketika fasis menangkap Denmark, ilmuwan tersebut diam-diam dibawa ke Inggris, dan kemudian ke Amerika, di mana dia bekerja dengan Oge anaknya di proyek Manhattan di Los Alamos. Pada tahun-tahun sesudah perang, Bohr menghabiskan banyak waktu untuk menangani masalah-masalah pengendalian senjata nuklir dan penggunaan atom secara damai. Dia mengambil bagian dalam penciptaan pusat penelitian nuklir di Eropa dan bahkan menyampaikan gagasannya kepada PBB. Melanjutkan dari fakta bahwa Bohr tidak menolak untuk membahas aspek-aspek tertentu dari "proyek nuklir" dengan fisikawan Soviet, dia menganggap berbahaya monopoli kepemilikan senjata atom.

Bidang pengetahuan lainnya

Selain itu, Nils Bohr, yang biografinya akan segera berakhir, juga tertarik pada isu-isu yang bersebelahan dengan fisika, khususnya biologi. Ia juga tertarik dengan filosofi ilmu alam.

Seorang ilmuwan Denmark yang luar biasa meninggal karena serangan jantung pada 18 Oktober 1962 di Kopenhagen.

Kesimpulan

Nils Bohr, yang penemuannya, tentu saja, mengubah fisika, menikmati otoritas ilmiah dan moral yang besar. Komunikasi dengan dia, bahkan sekilas, membuat kesan tak terhapuskan pada lawan bicaranya. Menurut ucapan dan surat Bor, jelas bahwa dia dengan hati-hati memilih kata-kata untuk menggambarkan pemikirannya seakurat mungkin. Fisikawan Rusia Vitaly Ginzburg menyebut Bora sangat sensitif dan bijak.