NIELS BOHR: BIOGRAFIE EN BIJDRAGEN - WETENSCHAP - 2026

Niels Bohr (1885-1962) was een Deense natuurkundige die in 1922 de Nobelprijs voor natuurkunde ontving voor zijn onderzoek naar de structuur van atomen en hun stralingsniveaus. Opgegroeid en opgeleid in Europese landen, aan de meest prestigieuze Engelse universiteiten, was Bohr ook een gerenommeerd onderzoeker en nieuwsgierig naar filosofie.

Hij werkte samen met andere gerenommeerde wetenschappers en Nobelprijswinnaars, zoals JJ Thompson en Ernest Rutherford, die hem aanmoedigden om zijn onderzoek op atomair gebied voort te zetten.

Bohr's interesse in atomaire structuur bracht hem ertoe om tussen universiteiten te gaan om er een te vinden die hem de ruimte zou geven om zijn onderzoek op zijn eigen voorwaarden te ontwikkelen.

Niels Bohr ging uit van de ontdekkingen van Rutherford en bleef ze ontwikkelen totdat hij er zijn eigen stempel op kon drukken.

Bohr kreeg een gezin van meer dan zes kinderen, was de tutor van andere wetenschappelijke vooraanstaande personen zoals Werner Heisenberg en voorzitter van de Koninklijke Deense Academie van Wetenschappen, evenals een lid van andere wetenschappelijke academies over de hele wereld.

Biografie

Niels Bohr werd geboren op 7 oktober 1885 in Kopenhagen, de hoofdstad van Denemarken. Niels 'vader heette Christian en hij was hoogleraar fysiologie aan de Universiteit van Kopenhagen.

De moeder van Niels van haar kant was Ellen Adler, wiens familie economisch bevoorrecht was en invloed had in het Deense bankwezen. Niels 'gezinssituatie gaf hem toegang tot een opleiding die destijds als bevoorrecht werd beschouwd.

Studies

Niels Bohr raakte geïnteresseerd in natuurkunde en studeerde het aan de Universiteit van Kopenhagen, waar hij in 1911 een masterdiploma in natuurkunde behaalde. Later reisde hij naar Engeland, waar hij studeerde aan het Cavendish Laboratory van de Universiteit van Cambridge.

De belangrijkste motivatie om daar te studeren was om de voogdij te ontvangen van Joseph John Thomson, een scheikundige van Engelse afkomst die in 1906 de Nobelprijs ontving voor de ontdekking van het elektron, met name voor de studies die hij deed over hoe elektriciteit door gassen beweegt. .

Bohr's bedoeling was om zijn proefschrift in het Engels te vertalen, dat precies verband hield met de studie van elektronen. Thomson toonde echter geen echte interesse in Bohr, en daarom besloot deze daar te vertrekken en zijn koers te zetten naar de Universiteit van Manchester.

Verwantschap met Ernest Rutherford

Terwijl hij aan de Universiteit van Manchester was, had Niels Bohr de gelegenheid om te delen met de Britse natuurkundige en chemicus Ernest Rutherford. Hij was ook de assistent van Thomson geweest en won later de Nobelprijs. Bohr leerde veel van Rutherford, vooral op het gebied van radioactiviteit en modellen van het atoom.

Met het verstrijken van de tijd groeide de samenwerking tussen de twee wetenschappers en groeide hun vriendschap. Een van de gebeurtenissen waarin beide wetenschappers in het experimentele veld interactie hadden, hield verband met het model van het atoom voorgesteld door Rutherford.

Dit model was waar in het conceptuele veld, maar het was niet mogelijk om het te bedenken door het in de wetten van de klassieke fysica te kaderen. Gezien dit, durfde Bohr te zeggen dat de reden hiervoor was dat de dynamica van de atomen niet onderworpen was aan de wetten van de klassieke fysica.

Noords Instituut voor Theoretische Fysica

Niels Bohr werd beschouwd als een verlegen en introverte man, maar een serie essays die hij in 1913 publiceerde leverde hem brede erkenning op op wetenschappelijk gebied, waardoor hij een erkend publiek figuur werd. Deze essays hielden verband met zijn opvatting van de structuur van het atoom.

In 1916 reisde Bohr naar Kopenhagen en daar, in zijn geboorteplaats, begon hij theoretische natuurkunde te doceren aan de Universiteit van Kopenhagen, waar hij studeerde.

Omdat hij in die positie was en dankzij de roem die hij eerder had verworven, verkreeg Bohr het voldoende geld dat nodig was om in 1920 het Nordic Institute of Theoretische Fysica op te richten.

De Deense natuurkundige leidde dit instituut van 1921 tot 1962, het jaar waarin hij stierf. Later veranderde het instituut zijn naam en werd het het Niels Bohr Instituut genoemd, ter ere van de oprichter.

Al snel werd dit instituut een referentie in termen van de belangrijkste ontdekkingen die op dat moment werden gedaan met betrekking tot het atoom en zijn conformatie.

In korte tijd stond het Noordse Instituut voor Theoretische Fysica op gelijke voet met andere universiteiten met meer traditie in het gebied, zoals de Duitse universiteiten van Göttingen en München.

Copenhagen School

De jaren twintig waren erg belangrijk voor Niels Bohr, aangezien hij in die jaren twee van de fundamentele principes van zijn theorieën publiceerde: het principe van correspondentie, uitgegeven in 1923, en het principe van complementariteit, toegevoegd in 1928.

De bovengenoemde principes waren de basis waarop de Copenhagen School of Quantum Mechanics, ook wel de Copenhagen Interpretation genoemd, zich begon te vormen.

Deze school vond tegenstanders in grote wetenschappers zoals Albert Einstein zelf, die, na oppositie tegen verschillende benaderingen, Niels Bohr uiteindelijk als een van de beste wetenschappelijke onderzoekers van die tijd erkende.

Aan de andere kant ontving hij in 1922 de Nobelprijs voor natuurkunde voor zijn experimenten met betrekking tot atomaire herstructurering, en datzelfde jaar werd zijn enige zoon, Aage Niels Bohr, geboren, die uiteindelijk studeerde aan het instituut dat Niels voorzat. Later werd hij directeur en bovendien ontving hij in 1975 de Nobelprijs voor de natuurkunde.

In de jaren dertig vestigde Bohr zich in de Verenigde Staten en concentreerde zich op het publiceren van het gebied van kernsplijting. Het was in deze context dat Bohr de splijtbare eigenschap van plutonium bepaalde.

Aan het einde van dat decennium, in 1939, keerde Bohr terug naar Kopenhagen en werd benoemd tot president van de Koninklijke Deense Academie van Wetenschappen.

Tweede Wereldoorlog

In 1940 was Niels Bohr in Kopenhagen en als gevolg van de Tweede Wereldoorlog moest hij drie jaar later samen met zijn gezin naar Zweden vluchten, omdat Bohr van joodse afkomst was.

Vanuit Zweden reisde Bohr naar de Verenigde Staten. Daar vestigde hij zich en sloot hij zich aan bij het samenwerkingsteam voor het Manhattan-project, dat de eerste atoombom produceerde. Dit project werd uitgevoerd in een laboratorium in Los Alamos, New Mexico, en tijdens zijn deelname aan dat project veranderde Bohr zijn naam in Nicholas Baker.

Thuiskomst en dood

Aan het einde van de Tweede Wereldoorlog keerde Bohr terug naar Kopenhagen, waar hij opnieuw directeur werd van het Noordse Instituut voor Theoretische Fysica en altijd pleitte voor de toepassing van atoomenergie met nuttige doelen, altijd op zoek naar efficiëntie in verschillende processen.

Deze neiging is te wijten aan het feit dat Bohr zich bewust was van de grote schade die zou kunnen worden veroorzaakt door wat hij ontdekte, en tegelijkertijd wist hij dat er een constructiever nut was voor dit soort krachtige energie. Dus vanaf de jaren vijftig wijdde Niels Bohr zich aan het geven van conferenties gericht op het vreedzaam gebruik van atoomenergie.

Zoals we eerder vermeldden, miste Bohr de omvang van atoomenergie niet, dus naast het pleiten voor het juiste gebruik ervan, bepaalde hij ook dat het de regeringen waren die ervoor moesten zorgen dat deze energie niet op een destructieve manier werd gebruikt.

Dit idee werd geïntroduceerd in 1951, in een manifest dat destijds werd ondertekend door meer dan honderd gerenommeerde onderzoekers en wetenschappers.

Als gevolg van deze actie en van zijn eerdere werk voor het vreedzaam gebruik van atoomenergie, kende de Ford Foundation hem in 1957 de Atoms for Peace-onderscheiding toe, toegekend aan persoonlijkheden die het positieve gebruik van dit soort energie probeerden te promoten.

Niels Bohr stierf op 18 november 1962 in zijn geboorteplaats Kopenhagen, op 77-jarige leeftijd.

Bijdragen en ontdekkingen van Niels Bohr

Bohr en Albert Einstein

Model en structuur van het atoom

Het atomaire model van Niels Bohr wordt beschouwd als een van zijn grootste bijdragen aan de wereld van de natuurkunde en wetenschap in het algemeen. Hij was de eerste die het atoom tentoonstelde als een positief geladen kern omringd door ronddraaiende elektronen.

Bohr slaagde erin het interne werkingsmechanisme van een atoom te ontdekken: elektronen kunnen onafhankelijk rond de kern draaien. Het aantal elektronen dat aanwezig is in de buitenste baan van de kern bepaalt de eigenschappen van het fysieke element.

Om dit atomaire model te verkrijgen, paste Bohr de kwantumtheorie van Max Planck toe op het atomaire model dat door Rutherford was ontwikkeld, en verkreeg hij als resultaat het model dat hem de Nobelprijs opleverde. Bohr presenteerde de atomaire structuur als een klein zonnestelsel.

Kwantumconcepten op atomair niveau

Wat ervoor zorgde dat Bohr's atomaire model als revolutionair werd beschouwd, was de methode die hij gebruikte om het te bereiken: de toepassing van kwantumfysica-theorieën en hun onderlinge relatie met atomaire verschijnselen.

Met deze toepassingen kon Bohr de bewegingen van de elektronen rond de atoomkern bepalen, evenals de veranderingen in hun eigenschappen.

Op dezelfde manier kon hij door deze concepten een idee krijgen van hoe materie in staat is om licht te absorberen en uit te zenden vanuit zijn meest onmerkbare interne structuren.

Ontdekking van de stelling van Bohr-van Leeuwen

De stelling van Bohr-van Leeuwen is een stelling die wordt toegepast op het gebied van mechanica. De toepassing van deze stelling, die eerst door Bohr in 1911 werd bewerkt en later werd aangevuld door van Leeuwen, was in staat om de reikwijdte van de klassieke fysica te onderscheiden van de kwantumfysica.

De stelling stelt dat de magnetisatie als gevolg van de toepassing van klassieke mechanica en statistische mechanica altijd nul zal zijn. Bohr en van Leeuwen wisten een glimp op te vangen van bepaalde concepten die alleen ontwikkeld konden worden door middel van kwantumfysica.

Tegenwoordig wordt de stelling van beide wetenschappers met succes toegepast op gebieden zoals plasmafysica, elektromechanica en elektrotechniek.

Principe van complementariteit

Binnen de kwantummechanica stelt het door Bohr geformuleerde complementariteitsprincipe, dat tegelijkertijd een theoretische en resulterende benadering vertegenwoordigt, dat objecten die aan kwantumprocessen zijn onderworpen, complementaire attributies hebben die niet tegelijkertijd kunnen worden waargenomen of gemiddeld.

Dit complementariteitsbeginsel komt voort uit een ander door Bohr ontwikkeld postulaat: de Kopenhagen-interpretatie; fundamenteel voor het onderzoek van de kwantummechanica.

Interpretatie van Kopenhagen

Met de hulp van wetenschappers Max Born en Werner Heisenberg ontwikkelde Niels Bohr deze interpretatie van de kwantummechanica, die het mogelijk maakte om enkele van de elementen die mechanische processen mogelijk maken, en hun verschillen, op te helderen. Het werd geformuleerd in 1927 en wordt beschouwd als een traditionele interpretatie.

Volgens de Kopenhagen-interpretatie hebben fysische systemen geen definitieve eigenschappen voordat ze aan metingen worden onderworpen, en is de kwantummechanica alleen in staat om de waarschijnlijkheden te voorspellen waarmee de uitgevoerde metingen bepaalde resultaten zullen opleveren.

Structuur van het periodiek systeem

Door zijn interpretatie van het atomaire model was Bohr in staat om het periodiek systeem van elementen dat op dat moment bestond in meer detail te structureren.

Hij kon stellen dat de chemische eigenschappen en de bindingscapaciteit van een element nauw verband houden met zijn valentie-lading.

Bohr's werk toegepast op het periodiek systeem leidde tot de ontwikkeling van een nieuw vakgebied van de chemie: kwantumchemie.

Evenzo krijgt het element dat bekend staat als Boron (Bohrium, Bh), zijn naam ter ere van Niels Bohr.

Nucleaire reacties

Met behulp van een voorgesteld model was Bohr in staat om de mechanismen van kernreacties voor te stellen en vast te stellen vanuit een proces in twee fasen.

Door laag-energetische deeltjes te beschieten, wordt een nieuwe kern met lage stabiliteit gevormd die uiteindelijk gammastraling zal uitzenden, terwijl de integriteit ervan afneemt.

Deze ontdekking door Bohr werd lange tijd beschouwd als de sleutel op wetenschappelijk gebied, totdat er jaren later aan werd gewerkt en verbeterd door een van zijn zonen, Aage Bohr.

Uitleg over kernsplijting

Kernsplijting is een nucleair reactieproces waarbij de atoomkern zich in kleinere delen begint te splitsen.

Dit proces is in staat om grote hoeveelheden protonen en fotonen te produceren, waarbij tegelijkertijd en constant energie vrijkomt.

Niels Bohr ontwikkelde een model dat het mogelijk maakte om het kernsplijtingsproces van sommige elementen te verklaren. Dit model bestond uit het observeren van een druppel vloeistof die de structuur van de kern zou vertegenwoordigen.

Op dezelfde manier waarop de integrale structuur van een druppel kan worden gescheiden in twee vergelijkbare delen, kon Bohr aantonen dat hetzelfde kan gebeuren met een atoomkern, die in staat is om nieuwe processen van vorming of achteruitgang op atomair niveau te genereren.

Referenties

1. Bohr, N. (1955). Mens en natuurwetenschappen. Theoria: An International Journal for Theory, History and Foundations of Science, 3-8.
2. Lozada, RS (2008). Niels Bohr. University Act, 36-39.
3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Feiten. Opgehaald van Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Een rigoureus bewijs van de stelling van Bohr-van Leeuwen in de semi-klassieke limiet. RMP, 50.
5. De redactie van Encyclopædia Britannica. (17 november 2016). Samengestelde kern-model. Opgehaald uit Encyclopedia Britannica: britannica.com.