Niels Bohr Biographie und Beiträge

Niels Bohr (1885-1962) war ein dänischer Physiker, der 1922 den Nobelpreis für Physik für seine Untersuchungen zur Struktur von Atomen und deren Strahlungsintensität erhielt. Geboren und ausgebildet in europäischen Ländern, an den renommiertesten englischen Universitäten, war Bohr auch ein anerkannter Forscher und neugierig auf Philosophie.

Er arbeitete mit anderen renommierten Wissenschaftlern und Nobelpreisträgern wie J.J. Thompson und Ernest Rutherford, die ihn ermutigten, seine Forschung im atomaren Bereich fortzusetzen.

Bohrs Interesse an der atomaren Struktur bewegte ihn dazu, zwischen den Universitäten zu wechseln, um einen Raum zu finden, der ihm die Möglichkeit bot, seine Forschungen unter seinen eigenen Bedingungen zu entwickeln.

Niels Bohr ging von den Entdeckungen Rutherfords aus, um sie weiter zu entwickeln, bis er ihre eigenen Abdrucke drucken konnte.

Bohr kam mit einer Familie von mehr als sechs Kindern, war Lehrer anderer wissenschaftlicher eminences wie Werner Heisenberg und Präsident der Königlich Dänischen Akademie der Wissenschaften sowie Mitglied anderer wissenschaftlicher Akademien auf der ganzen Welt.

Index

• 1 Biographie
  • 1.1 Studien
  • 1.2 Beziehung zu Ernest Rutherford
  • 1.3 Nordisches Institut für Theoretische Physik
  • 1.4 Kopenhagen Schule
  • 1.5 Zweiter Weltkrieg
  • 1.6 Rückkehr nach Hause und Tod
• 2 Beiträge und Entdeckungen von Niels Bohr
  • 2.1 Modell und Struktur des Atoms
  • 2.2 Quantenkonzepte auf atomarer Ebene
  • 2.3 Entdeckung des Lehrsatzes von Bohr-van Leeuwen
  • 2.4 Prinzip der Komplementarität
  • 2.5 Interpretation von Kopenhagen
  • 2.6 Struktur des Periodensystems
  • 2.7 Kernreaktionen
  • 2.8 Erklärung der Kernspaltung
• 3 Referenzen

Biographie

Niels Bohr wurde am 7. Oktober 1885 in Kopenhagen, der Hauptstadt von Dänemark, geboren. Niels Vater war Christian und war Professor für Physiologie an der Universität von Kopenhagen.

Niels 'Mutter war Ellen Adler, deren Familie wirtschaftlich privilegiert war, da sie Einfluss auf das dänische Bankenumfeld hatte. Die familiäre Situation von Niels erlaubte ihm Zugang zu einer Bildung, die zu dieser Zeit als privilegiert galt.

Studien

Niels Bohr interessierte sich für Physik und studierte an der Universität von Kopenhagen, wo er 1911 einen Master in Physik erwarb. Später reiste er nach England, wo er am Cavendish Laboratory der University of Cambridge studierte.

Die Hauptmotivation, um dort zu studieren, war die Unterweisung von Joseph John Thomson, Chemiker englischen Ursprungs, der 1906 den Nobelpreis für die Entdeckung des Elektrons erhielt, speziell für die Studien, die er darüber machte, wie sich Elektrizität durch Gase bewegt .

Bohrs Absicht war, seine Doktorarbeit ins Englische zu übertragen, die genau mit dem Studium der Elektronen verbunden war. Thomson zeigte jedoch kein wirkliches Interesse an Bohr, weshalb dieser beschloss, den Kurs Richtung Universität von Manchester zu verlassen.

Beziehung mit Ernest Rutherford

Während seiner Zeit an der Universität von Manchester hatte Niels Bohr die Möglichkeit, mit dem britischen Physiker und Chemiker Ernest Rutherford zu teilen. Er war auch Thomsons Assistent und erhielt später den Nobelpreis. Von Rutherford hat Bohr viel gelernt, besonders auf dem Gebiet der Radioaktivitäts- und Atommodelle.

Im Laufe der Zeit wuchs die Zusammenarbeit zwischen beiden Wissenschaftlern und ihre freundschaftliche Bindung wuchs. Eines der Ereignisse, bei dem beide Wissenschaftler auf experimentellem Gebiet interagierten, bezog sich auf das von Rutherford vorgeschlagene Atommodell.

Dieses Modell war auf dem konzeptionellen Gebiet wahr, aber es war nicht möglich, es zu konzipieren, indem man es in die Gesetze der klassischen Physik einrichtete. Vor diesem Hintergrund wagte Bohr, den Grund dafür zu nennen, dass die Dynamik der Atome nicht den Gesetzen der klassischen Physik unterlag.

Nordisches Institut für Theoretische Physik

Niels Bohr galt als ein schüchterner und in sich gekehrter Mann, doch eine Reihe von Essays, die er 1913 veröffentlichte, machte ihn zu einer großen Anerkennung im wissenschaftlichen Bereich, was ihn zu einer anerkannten Persönlichkeit des öffentlichen Lebens machte. Diese Aufsätze standen in Zusammenhang mit seiner Vorstellung von der Struktur des Atoms.

Im Jahr 1916 reiste Bohr nach Kopenhagen und dort, in seiner Heimatstadt, begann er, an der Universität von Kopenhagen, in der er seine Studien absolvierte, theoretische Physik zu unterrichten.

In dieser Position und dank der zuvor erworbenen Berühmtheit erhielt Bohr das ausreichende Geld, das notwendig war, um 1920 das Nordische Institut für Theoretische Physik zu schaffen.

Der dänische Physiker leitete dieses Institut von 1921 bis 1962, dem Jahr seines Todes. Später änderte das Institut seinen Namen und wurde zu Ehren seines Gründers Niels-Bohr-Institut genannt.

Sehr bald wurde dieses Institut eine Referenz in Bezug auf die wichtigsten Entdeckungen, die in der Zeit gemacht wurden, die sich auf das Atom und seine Konformation bezog.

In kurzer Zeit stand das Nordische Institut für Theoretische Physik auf Augenhöhe mit anderen Universitäten mit größerer Tradition in der Region, wie den deutschen Universitäten Göttingen und München.

Schule von Kopenhagen

Die 1920er Jahre waren für Niels Bohr sehr wichtig, da er in diesen Jahren zwei der grundlegenden Prinzipien seiner Theorien herausgab: das Prinzip der Korrespondenz, das 1923 herausgegeben wurde, und das Prinzip der Komplementarität, das 1928 hinzugefügt wurde.

Die oben genannten Prinzipien waren die Grundlage, auf der sich die Kopenhagener Schule der Quantenmechanik, auch Kopenhagener Interpretation genannt, bildete.

Diese Schule fand in großen Wissenschaftlern wie Albert Einstein, der Niels Bohr als eine der besten wissenschaftlichen Forscher seiner Zeit erkannte, Widerwille gegen verschiedene Ansätze.

Andererseits erhielt er 1922 den Nobelpreis für Physik für seine Experimente zur atomaren Umstrukturierung, und im selben Jahr wurde sein einziger Sohn, Aage Niels Bohr, geboren, der schließlich am Institut unter dem Vorsitz von Niels ausgebildet wurde. Später wurde er dessen Direktor und zusätzlich erhielt er 1975 den Nobelpreis für Physik.

Während der 30er Jahre ließ sich Bohr in den Vereinigten Staaten nieder und konzentrierte sich darauf, das Feld der Kernspaltung bekannt zu machen. In diesem Zusammenhang bestimmte Bohr das spaltbare Charakteristikum von Plutonium.

Am Ende dieses Jahrzehnts, 1939, kehrte Bohr nach Kopenhagen zurück und erhielt die Ernennung zum Präsidenten der Königlich Dänischen Akademie der Wissenschaften.

Zweiter Weltkrieg

1940 war Niels Bohr in Kopenhagen und musste drei Jahre später wegen des Zweiten Weltkriegs zusammen mit seiner Familie nach Schweden fliehen, weil Bohr jüdischen Ursprungs war.

Von Schweden reiste Bohr in die Vereinigten Staaten. Dort ließ er sich nieder und schloss sich dem kollaborativen Team des Manhattan Project an, das die erste Atombombe produzierte. Dieses Projekt wurde in einem Labor in Los Alamos in New Mexico durchgeführt, und während seiner Teilnahme an diesem Projekt änderte Bohr seinen Namen in Nicholas Baker.

Rückkehr nach Hause und Tod

Am Ende des Zweiten Weltkrieges kehrte Bohr nach Kopenhagen zurück, wo er erneut als Direktor des Nordischen Instituts für Theoretische Physik tätig war und sich immer für die Anwendung der Atomenergie mit nützlichen Zielen einsetzte, immer auf der Suche nach Effizienz in verschiedenen Prozessen.

Diese Neigung ist darauf zurückzuführen, dass Bohr sich des großen Schadens bewusst war, der durch das, was er entdeckte, verursacht werden könnte, und gleichzeitig wusste er, dass diese Art von starker Energie konstruktiver genutzt werden konnte. Dann widmete sich Niels Bohr seit den 1950er Jahren den Vorlesungen über die friedliche Nutzung der Atomenergie.

Wie bereits erwähnt, hat Bohr das Ausmaß der Atomenergie nicht vermisst, weshalb er nicht nur für seine ordnungsgemäße Verwendung eintrat, sondern auch, dass die Regierungen dafür sorgen sollten, dass diese Energie nicht auf zerstörerische Weise genutzt wird.

Dieser Begriff wurde 1951 in einem Manifest vorgestellt, das damals von mehr als hundert renommierten Forschern und Wissenschaftlern unterzeichnet wurde.

Als Konsequenz dieser Aktion und seiner früheren Arbeit für die friedliche Nutzung der Atomenergie verlieh ihm die Ford-Stiftung 1957 den Atoms for Peace-Preis für Persönlichkeiten, die sich für die positive Nutzung dieser Art von Energie einsetzten.

Niels Bohr starb am 18. November 1962 in Kopenhagen, seiner Heimatstadt, im Alter von 77 Jahren.

Beiträge und Entdeckungen von Niels Bohr

Modell und Struktur des Atoms

Das Atommodell von Niels Bohr gilt als einer seiner größten Beiträge zur Welt der Physik und der Wissenschaften im Allgemeinen. Er war der Erste, der das Atom als positiv geladenen Kern und umgeben von umlaufenden Elektronen zeigte.

Bohr gelang es, den Mechanismus der inneren Funktion eines Atoms zu entdecken: Elektronen können unabhängig voneinander um den Atomkern kreisen. Die Anzahl der Elektronen in der äußeren Bahn des Kerns bestimmt die Eigenschaften des physikalischen Elements.

Um dieses Atommodell zu erhalten, wandte Bohr die Quantentheorie von Max Planck auf das von Rutherford entwickelte Atommodell an und erhielt so das Modell, das ihm den Nobelpreis einbrachte. Bohr präsentierte die atomare Struktur als kleines Sonnensystem.

Quantenkonzepte auf atomarer Ebene

Was Bohrs Atommodell als revolutionär erscheinen ließ, war die Methode, mit der es dazu kam: die Anwendung von quantenphysikalischen Theorien und ihre Wechselbeziehung mit atomaren Phänomenen.

Mit diesen Anwendungen war Bohr in der Lage, die Bewegungen von Elektronen um den Atomkern herum sowie Veränderungen ihrer Eigenschaften zu bestimmen.

Auf diese Weise konnte er durch diese Konzepte eine Vorstellung davon gewinnen, wie Materie in der Lage ist, Licht von seinen unmerklichsten inneren Strukturen zu absorbieren und zu emittieren.

Entdeckung des Satzes Bohr-van Leeuwen

Der Satz Bohr-van Leeuwen ist ein auf das Gebiet der Mechanik angewandter Satz. Erst 1911 von Bohr und dann von van Leeuwen ergänzt, gelang es durch die Anwendung dieses Theorems, den Bereich der klassischen Physik von der Quantenphysik zu unterscheiden.

Der Satz besagt, dass die Magnetisierung, die sich aus der Anwendung der klassischen Mechanik und der statistischen Mechanik ergibt, immer Null ist. Bohr und van Leeuwen gelang es, bestimmte Konzepte zu erahnen, die nur durch die Quantenphysik entwickelt werden konnten.

Heute wird das Theorem beider Wissenschaftler erfolgreich in Bereichen wie Plasmaphysik, Elektromechanik und Elektrotechnik angewendet.

Prinzip der Komplementarität

In der Quantenmechanik argumentiert das von Bohr entwickelte Prinzip der Komplementarität, das einen theoretischen Ansatz darstellt und gleichzeitig zur Folge hat, dass Objekte, die Quantenprozessen unterworfen sind, komplementäre Eigenschaften haben, die nicht gleichzeitig beobachtet oder vermittelt werden können.

Dieses Prinzip der Komplementarität ist aus einem anderen von Bohr entwickelten Postulat entstanden: der Interpretation von Kopenhagen; fundamental für die Untersuchung der Quantenmechanik.

Interpretation von Kopenhagen

Mit Hilfe der Wissenschaftler Max Born und Werner Heisenberg entwickelte Niels Bohr diese Interpretation der Quantenmechanik, die es ermöglichte, einige der Elemente aufzuklären, die die mechanischen Prozesse sowie ihre Unterschiede ermöglichen. Im Jahr 1927 formuliert, gilt es als traditionelle Interpretation.

Nach der Kopenhagener Interpretation besitzen physikalische Systeme keine definierten Eigenschaften, bevor sie Messungen unterzogen werden, und die Quantenmechanik kann nur die Wahrscheinlichkeiten vorhersagen, mit denen die durchgeführten Messungen bestimmte Ergebnisse liefern würden.

Struktur des Periodensystems

Aus seiner Interpretation des Atommodells konnte Bohr das Periodensystem der zu dieser Zeit existierenden Elemente detaillierter strukturieren.

Er konnte bestätigen, dass die chemischen Eigenschaften und die Bindungskapazität eines Elements eng mit seiner Valenzlast verknüpft sind.

Bohrs Arbeiten zum Periodensystem führten zur Entwicklung eines neuen Forschungsgebietes der Chemie: der Quantenchemie.

Auf die gleiche Weise erhält das Element Boro (Bohrium, Bh) seinen Namen von Niels Bohr.

Kernreaktionen

Anhand eines vorgeschlagenen Modells konnte Bohr die Mechanismen von Kernreaktionen aus einem zweistufigen Prozess vorschlagen und etablieren.

Durch Bombardierung niederenergetischer Teilchen wird ein neuer Kern geringer Stabilität gebildet, der schließlich Gammastrahlen emittiert, während seine Integrität abnimmt.

Diese Entdeckung Bohrs galt lange Zeit als Schlüssel im wissenschaftlichen Bereich, bis er Jahre später von einem seiner Söhne, Aage Bohr, bearbeitet und verbessert wurde.

Erklärung der Kernspaltung

Kernspaltung ist ein nuklearer Reaktionsprozess, bei dem sich der Atomkern in kleinere Teile zu teilen beginnt.

Dieser Prozess ist in der Lage, große Mengen an Protonen und Photonen zu produzieren, die gleichzeitig und ständig Energie freisetzen.

Niels Bohr entwickelte ein Modell, das den Kernspaltungsprozess einiger Elemente erklären konnte. Dieses Modell bestand darin, einen Tropfen Flüssigkeit zu beobachten, der die Struktur des Kerns repräsentieren sollte.

So wie die integrale Struktur eines Tropfens in zwei ähnliche Teile zerlegt werden konnte, gelang es Bohr, zu zeigen, dass das Gleiche mit einem Atomkern passieren kann und auf atomarer Ebene neue Prozesse der Bildung oder des Abbaus erzeugen kann.

Referenzen

1. Bohr, N. (1955). Mann und Naturwissenschaft. Theoria: Eine internationale Zeitschrift für Theorie, Geschichte und Grundlagen der Wissenschaft, 3-8.
2. Lozada, R. S. (2008). Niels Bohr. Universitätsgesetz, 36-39.
3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Fakten. Von Nobelpreis.de: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Ein strenger Beweis des Bohr-van Leeuwen-Theorems in der semiklassischen Grenze. RMP, 50.
5. Die Herausgeber von Encyclopædia Britannica. (17. November 2016). Verbindungs-Kern-Modell. Aus der Encyclopedia Britannica: britannica.com.