נילס בוהר: ביוגרפיה ותרומות - מַדָע - 2025

נילס בוהר (1885-1962) היה פיזיקאי דני שקיבל פרס נובל לפיזיקה בשנת 1922 על מחקריו הקשורים למבנה האטומים ורמות הקרינה שלהם. בוהר, שגדל והתחנך בארצות אירופה, באוניברסיטאות האנגלית היוקרתיות ביותר, היה גם חוקר בעל שם וסקרן לפילוסופיה.

הוא עבד לצד מדענים ידועים אחרים וחתני פרס נובל, כמו ג'יי ג'יי תומפסון וארנסט רתרפורד, שעודדו אותו להמשיך במחקר בתחום האטום.

ההתעניינות של בוהר במבנה אטומי גרמה לו לעבור בין אוניברסיטאות כדי למצוא אחת שתיתן לו את המרחב לפתח את המחקר שלו בתנאים שלו.

נילס בוהר התחיל מהתגליות שביצע רתרפורד והמשיך לפתח אותם עד שיוכל להטביע עליהם חותם משלו.

בוהר נולד למשפחה של יותר משישה ילדים, היה מורה של נודע מדעי אחר כמו ורנר הייזנברג ונשיא האקדמיה המלכותית הדנית המלכותית, וכן חבר באקדמיות מדעיות אחרות ברחבי העולם.

ביוגרפיה

נילס בוהר נולד ב- 7 באוקטובר 1885 בקופנהגן, עיר הבירה של דנמרק. אביו של נילס נקרא כריסטיאן והוא היה פרופסור לפיזיולוגיה באוניברסיטת קופנהגן.

אמה של נילס הייתה מצדה אלן אדלר, שמשפחתה זכתה לכלכלה, לאחר שהשפיעה בסביבה הבנקאית הדנית. מצבו המשפחתי של נילס איפשר לו גישה לחינוך שנחשב באותה עת לחסוי.

לימודים

נילס בוהר התעניין בפיזיקה, ולמד אותה באוניברסיטת קופנהגן, ממנה השיג תואר שני בפיזיקה בשנת 1911. בהמשך נסע לאנגליה, שם למד במעבדה Cavendish באוניברסיטת קיימברידג '.

המוטיבציה העיקרית ללמוד שם הייתה לקבל את שיעוריו של ג'וזף ג'ון תומסון, כימאי ממוצא אנגלי שקיבל את פרס נובל בשנת 1906 על גילוי האלקטרון, במיוחד למחקרים שעשה כיצד חשמל עובר בגזים. .

כוונתו של בוהר הייתה לתרגם את עבודת הדוקטורט שלו לאנגלית, שקשורה בדיוק לחקר האלקטרונים. עם זאת, תומסון לא גילה עניין אמיתי בבוהר, וזו הסיבה שהאחרון החליט לעזוב את המקום וקבע את מסלולו לאוניברסיטת מנצ'סטר.

מערכת יחסים עם ארנסט רתרפורד

בהיותו באוניברסיטת מנצ'סטר, נילס בוהר הייתה הזדמנות לחלוק עם הפיזיקאי והכימאי הבריטי ארנסט רתרפורד. הוא גם היה עוזרו של תומסון ואחר כך זכה בפרס נובל. בוהר למד הרבה מרות'רפורד, במיוחד בתחום הרדיואקטיביות והמודלים של האטום.

עם חלוף הזמן, שיתוף הפעולה בין שני המדענים גבר והידידות שלהם גדלה. אחד האירועים בהם התקיימו אינטראקציה בין שני המדענים בתחום הניסוי היה קשור למודל האטום שהציע רות'רפורד.

מודל זה היה נכון בתחום הרעיוני, אך לא ניתן היה להגות אותו על ידי מסגורו בחוקי הפיזיקה הקלאסית. בהתחשב בכך, בוהר העז לומר שהסיבה לכך הייתה שהדינמיקה של האטומים אינה כפופה לחוקי הפיזיקה הקלאסית.

המכון הנורדי לפיזיקה תיאורטית

נילס בוהר נחשב לאיש ביישן ומופנם, ובכל זאת סדרת מאמרים שפרסם ב -1913 זיכתה אותו בהכרה רחבה בתחום המדעי, מה שהפך אותו לאיש ציבור מוכר. מאמרים אלה היו קשורים לתפיסתו את מבנה האטום.

בשנת 1916 נסע בוהר לקופנהגן ושם, בעיר הולדתו, החל ללמד פיזיקה תיאורטית באוניברסיטת קופנהגן, שם למד.

בהיותו במצב זה ובזכות התהילה שרכשה בעבר, בוהר השיג את הכסף המספיק שהיה נחוץ כדי ליצור בשנת 1920 את המכון הנורדי לפיזיקה תיאורטית.

הפיזיקאי הדני הנחה מכון זה בשנים 1921 - 1962, השנה בה נפטר. מאוחר יותר המכון שינה את שמו וכונה מכון נילס בוהר, לכבוד מייסדו.

עד מהרה הפך מכון זה להתייחסות מבחינת התגליות החשובות ביותר שנעשו באותה עת הקשורות לאטום וקונפורמציה שלו.

תוך זמן קצר המכון הנורדי לפיזיקה תיאורטית היה בשווה לאוניברסיטאות אחרות עם יותר מסורת באזור, כמו האוניברסיטאות הגרמניות גטינגן ומינכן.

בית ספר לקופנהגן

שנות העשרים היו חשובות מאוד לנילס בוהר, מכיוון שבאותן שנים הוציא שניים מעקרונות היסוד של תיאוריותיו: עקרון ההתכתבויות, שהונפק בשנת 1923, ועיקרון ההשלמה, שנוסף בשנת 1928.

העקרונות הנזכרים היו הבסיס עליו החל בית הספר למכניקת הקוונטים של קופנהגן, המכונה גם פרשנות קופנהגן.

בית ספר זה מצא מתנגדים אצל מדענים גדולים כמו אלברט איינשטיין עצמו, אשר לאחר התנגדות לגישות שונות, בסופו של דבר הכיר בנילס בוהר כאחד החוקרים המדעיים הטובים ביותר באותה תקופה.

לעומת זאת, בשנת 1922 הוא קיבל את פרס נובל לפיזיקה על הניסויים שלו שקשורים לארגון מחדש של האטום, ובאותה שנה נולד בנו היחיד, אג 'נילס בוהר, שבסופו של דבר אימן במכון אותו ניהל נילס. מאוחר יותר הוא הפך למנהל שלה ובנוסף, בשנת 1975 הוא קיבל את פרס נובל לפיזיקה.

במהלך שנות השלושים של המאה הקודמת התיישב בוהר בארצות הברית והתמקד בפרסום בתחום הביקוע הגרעיני. בהקשר זה קבע בוהר את המאפיין הבסיסי של פלוטוניום.

בסוף אותו עשור, בשנת 1939, חזר בוהר לקופנהגן וקיבל את מינויו של נשיא האקדמיה המלכותית הדנית המלכותית.

מלחמת העולם השניה

בשנת 1940 היה נילס בוהר בקופנהגן, וכתוצאה ממלחמת העולם השנייה, שלוש שנים לאחר מכן הוא נאלץ לברוח לשבדיה יחד עם משפחתו, מכיוון שלבהר היה מוצא יהודי.

משוודיה, בוהר נסע לארצות הברית. שם הוא התיישב והצטרף לצוות השיתופי של פרויקט מנהטן, שייצר את הפצצה האטומית הראשונה. פרויקט זה בוצע במעבדה הממוקמת בלוס אלמוס, ניו מקסיקו, ובמהלך השתתפותו בפרויקט האמור בוהר שינה את שמו לניקולס בייקר.

שיבה שיבה ומוות

בתום מלחמת העולם השנייה חזר בוהר לקופנהגן, שם שוב הפך למנהל המכון הנורדי לפיזיקה תיאורטית ותמיד דגל ביישום אנרגיה אטומית עם יעדים מועילים, ותמיד חיפש יעילות בתהליכים שונים.

נטייה זו נובעת מהעובדה כי בוהר היה מודע לנזק הגדול שיכול להיגרם ממה שגילה, ובאותה עת הוא ידע שיש תועלת בונה יותר לסוג זה של אנרגיה חזקה. לכן, משנות החמישים הקדיש נילס בוהר את עצמו למסירת ועידות שהתמקדו בשימוש רגוע באנרגיה אטומית.

כפי שהזכרנו קודם, בוהר לא החמיץ את גודל האנרגיה האטומית, כך שבנוסף לתומכים בשימוש נכון, הוא גם קבע כי הממשלות צריכות להבטיח כי אנרגיה זו לא תשמש בדרך הרסנית.

רעיון זה הוצג בשנת 1951, במניפסט שנחתם על ידי יותר ממאה חוקרים ומדענים ידועים באותה תקופה.

כתוצאה מפעולה זו, ועבודתו הקודמת לטובת השימוש השלומי באנרגיה אטומית, בשנת 1957 העניקה לו קרן פורד את פרס אטומי השלום, שניתנה לאנשים שביקשו לקדם את השימוש החיובי בסוג זה של אנרגיה.

נילס בוהר נפטר ב- 18 בנובמבר 1962 בעיר הולדתו קופנהגן, בגיל 77.

תרומות וגילויים של נילס בוהר

בוהר ואלברט איינשטיין

דגם ומבנה האטום

המודל האטומי של נילס בוהר נחשב לאחת התרומות הגדולות ביותר שלו לעולם הפיזיקה והמדע בכלל. הוא היה הראשון שהציג את האטום כגרעין טעון חיובי מוקף אלקטרונים מקיפים.

בוהר הצליח לגלות את מנגנון העבודה הפנימי של אטום: אלקטרונים מסוגלים לעבור מסלול עצמאי סביב הגרעין. מספר האלקטרונים שנמצא במסלול החיצוני של הגרעין קובע את תכונותיו של היסוד הפיזי.

כדי להשיג מודל אטומי זה, בוהר יישם את תורת הקוונטים של מקס פלאנק על המודל האטומי שפותח על ידי רתרפורד, וקיבל כתוצאה מכך את המודל שזיכה אותו בפרס נובל. בוהר הציג את המבנה האטומי כמערכת שמש קטנה.

מושגים קוונטיים ברמה האטומית

מה שגרם למודל האטומי של בוהר להיחשב למהפכני הייתה השיטה בה השתמש לשם השגתו: יישום תיאוריות הפיזיקה הקוונטית וקשרי הגומלין ביניהם עם תופעות אטומיות.

בעזרת יישומים אלה, בואר הצליח לקבוע את תנועות האלקטרונים סביב גרעין האטום, כמו גם את השינויים בתכונותיהם.

באותה דרך, באמצעות מושגים אלה, הוא הצליח להשיג מושג כיצד החומר מסוגל לספוג ולפלט אור מהמבנים הפנימיים הבלתי מורגשים ביותר שלו.

גילוי משפט בוהר-ואן ליוון

משפט בוהר-ואן ליוון הוא משפט המיושם על שטח המכניקה. יישום משפט זה עבד תחילה על ידי בוהר בשנת 1911 ובהמשך הוסמך על ידי ואן ליוון, והצליח להבדיל את היקף הפיזיקה הקלאסית מהפיזיקה הקוונטית.

המשפט קובע כי המגנטציה הנובעת מיישום מכניקה קלאסית ומכניקה סטטיסטית תמיד תהיה אפס. בוהר וואן ליוון הצליחו להציץ במושגים מסוימים שניתן לפתח רק באמצעות פיזיקת הקוונטים.

כיום משפטם של שני המדענים מיושם בהצלחה בתחומים כמו פיזיקת פלזמה, אלקטרומכניקה והנדסת חשמל.

עקרון ההשלמה

בתוך מכניקת הקוונטים, עקרון ההשלמה שנוסחה על ידי בוהר, המייצג גישה תיאורטית וכתוצאה מכך בו זמנית, גורס כי לאובייקטים הנתונים לתהליכים קוונטיים יש ייחוסים משלימים שלא ניתן לצפות או למדוד בו זמנית.

עקרון ההשלמה הזה נולד ממוצא אחר שפותח על ידי בוהר: הפרשנות של קופנהגן; בסיסי למחקר מכניקת הקוונטים.

פרשנות של קופנהגן

בעזרת המדענים מקס בורן ורנר הייזנברג, נילס בוהר פיתח פרשנות זו של מכניקת הקוואנטים, שאפשרה להבהיר כמה מהיסודות המאפשרים תהליכים מכניים, כמו גם את ההבדלים ביניהם. הנוסח בשנת 1927 נחשב לפרשנות מסורתית.

על פי הפרשנות של קופנהגן, למערכות פיזיקליות אין תכונות מוגדרות לפני שהן נתונות למדידות, ומכניקת הקוונטים מסוגלת רק לחזות את ההסתברויות שבאמצעותן המדידות שבוצעו יניבו תוצאות מסוימות.

מבנה הטבלה המחזורית

מהפרשנות שלו למודל האטומי, בוהר הצליח לבנות את הטבלה המחזורית של האלמנטים הקיימים באותה תקופה ביתר פירוט.

הוא הצליח לקבוע כי התכונות הכימיות ויכולת הכריכה של היסוד קשורות קשר הדוק למטען הערכיות שלו.

עבודתו של בוהר שהוחלה על הטבלה המחזורית הביאה להתפתחות תחום כימיה חדש: כימיה קוונטית.

באופן דומה, האלמנט המכונה בורון (בוהריום, בה) מקבל את שמו בהוקרה של נילס בוהר.

תגובות גרעיניות

באמצעות מודל שהוצע הצליח בוהר להציע ולבסס את המנגנונים של התגובות הגרעיניות מתהליך דו-שלבי.

על ידי הפצצת חלקיקים בעלי אנרגיה נמוכה, נוצר גרעין חדש ויציבות נמוך אשר בסופו של דבר יפלט קרני גאמה, בעוד שלמותו מתרקנת.

תגלית זו של בוהר נחשבה למפתח בתחום המדעי במשך זמן רב, עד שעבדה עליו ושופרה, כעבור שנים, על ידי אחד מבניו, אג 'בוהר.

הסבר על ביקוע גרעיני

ביקוע גרעיני הוא תהליך תגובה גרעינית לפיה הגרעין האטומי מתחיל להתחלק לחלקים קטנים יותר.

תהליך זה מסוגל לייצר כמויות גדולות של פרוטונים ופוטונים, לשחרר אנרגיה בו זמנית וכל הזמן.

נילס בוהר פיתח מודל שאיפשר להסביר את תהליך הביקוע הגרעיני של כמה אלמנטים. מודל זה כלל התבוננות בטיפת נוזל שתייצג את מבנה הגרעין.

באותה דרך בה ניתן להפריד את המבנה האינטגרלי של טיפה לשני חלקים דומים, בוהר הצליח להראות שאותו הדבר יכול לקרות עם גרעין אטומי, כשהוא מסוגל לייצר תהליכים חדשים של היווצרות או הידרדרות ברמה האטומית.

הפניות

1. בוהר, נ '(1955). אדם ומדע גופני. תיאוריה: כתב עת בינלאומי לתיאוריה, היסטוריה ויסודות המדע, 3-8.
2. Lozada, RS (2008). נילס בוהר. חוק האוניברסיטה, 36-39.
3. נובל מדיה א.ב. (2014). נילס בוהר - עובדות. נשלח מ- Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). הוכחה קפדנית למשפט בוהר-ואן ליוון בגבול חצי-קלאסי. RMP, 50.
5. עורכי אנציקלופדיה בריטניקה. (17 בנובמבר 2016). מודל גרעין מתחם. נשלח מאנציקלופדיה בריטניקה: britannica.com.