Niels Bohr

Niels Henrik David Bohr ( 7 Ekim 1885, Kopenhag 18 Kasım 1962, Kopenhag), kuantum mekaniği ve atomun yapısının anlaşılması üzerine yaptığı katkılarla tanınan, 1922'de Nobel Fizik Ödülü almış Danimarkalı fizikçi.
Bohr, elektronların enerji seviyelerinin ayrık olduğunu ve elektronların atom çekirdeği etrafında kararlı yörüngelerde döndüğünü, ancak bir enerji seviyesinden (veya yörüngeden) diğerine atlayabileceğini önerdiği Bohr atom modelini geliştirdi. Bohr modelinin yerini başka modeller almış olsa da, altında yatan ilkeler geçerliliğini koruyor. Tamamlayıcılık ilkesini tasarladı: maddelerin bir dalga veya parçacık demeti gibi davranmak gibi çelişkili özellikler açısından ayrı ayrı incelenebileceği. Tamamlayıcılık kavramı, Bohr'un hem bilim hem de felsefedeki düşüncesine egemen oldu.
Bohr, 1920'de açılan ve şimdi Niels Bohr Enstitüsü olarak bilinen Kopenhag Üniversitesi'nde Teorik Fizik Enstitüsü'nü kurdu. Bohr, Hans Kramers, Oskar Klein, George de Hevesy ve Werner Heisenberg gibi fizikçilere akıl hocalığı yaptı ve onlarla birlikte çalıştı. Keşfedildiği yer olan Kopenhag'ın Latince adına göndermeyle hafniyum adı verilen yeni bir zirkonyum benzeri elementin varlığını öngördü. Daha sonra bohriyum elementine onun adı verildi.
1930'larda Bohr, Nazi rejiminden kaçan mültecilere yardım etti. Danimarka Almanlar tarafından işgal edildikten sonra, Alman nükleer silah projesinin başına geçen Heisenberg ile ünlü bir görüşme yaptı. Eylül 1943'te Almanlar tarafından tutuklanacağı haberi Bohr'a ulaştı ve İsveç'e kaçtı. Oradan, British Tube Alloys nükleer silah projesine katıldığı ve Manhattan Projesi'ndeki İngiliz misyonunun bir parçası olduğu İngiltere'ye uçtu. Savaştan sonra Bohr, nükleer enerji konusunda uluslararası işbirliği çağrısında bulundu. CERN'in ve Danimarka Atom Enerjisi Komisyonu Araştırma Kuruluşu Risø'nun kuruluşunda yer aldı ve 1957'de İskandinav Teorik Fizik Enstitüsü'nün ilk başkanı oldu.
İlk yılları
Bohr, Danimarka'nın Kopenhag şehrinde 7 Ekim 1885'te üç çocuklu bir Yahudi ailenin ikincisi olarak doğdu. Kopenhag Üniversitesi'nde fizyoloji profesörü ve zengin bir Yahudi olan Ellen Adler Bohr bankacılık ve parlamenter çevrelerde öne çıkan birisiydi. Ablası Jenny ve küçük bir erkek kardeşi Harald vardı. Jenny bir öğretmen oldu, Harald ise Londra'daki 1908 Yaz Olimpiyatları'nda Danimarka milli takımı için oynayan bir futbolcu ve ek olarak matematikçi oldu. Niels da tutkulu bir futbolcuydu ve iki kardeş Kopenhag merkezli Akademisk Boldklub (Akademik Futbol Kulübü) için Niels ile kaleci olarak birkaç maç oynadı. Son önemli çalışmasını, 1939'da yaptı. Yeni keşfedilmiş olan çekirdek bölünmesinin neden bazı çekirdeklerde olup diğerlerinde olmadığını açıklamak için, bir büyük çekirdek ile bir sıvı damlası arasındaki benzerliği kullanmıştı. II. Dünya Savaşı sırasında Bohr, ilk olarak Alman atom projesinde, daha sonra Almanlar tarafından tutuklanacağını Eylül 1943'teki bir mektupla öğrenince New Mexico'daki Los Alamos'ta (ABD) atom bombasının geliştirilmesine katkıda bulundu. Savaştan sonra Kopenhag'a döndü ve burada 1962'de öldü.
Fizik
Eylül 1911'de, Carlsberg Vakfı'ndan bir bursla desteklenen Bohr, İngiltere'ye gitti. O zamanlar, atomların ve moleküllerin yapısı üzerindeki teorik çalışmaların çoğunun yapıldığı yer burasıydı. Cavendish Laboratuvarı ve Trinity College, Cambridge'den J. J. Thomson ile tanıştı. James Jeans ve Joseph Larmor tarafından verilen elektromanyetizma üzerine derslere katıldı ve katot ışınları üzerinde bazı araştırmalar yaptı, ancak Thomson'ı etkilemede başarısız oldu. Avustralyalı William Lawrence Bragg ve 1911 küçük merkezi çekirdek Rutherford atom modeli Thomson'ın 1904 erikli puding modeline meydan okuyan Yeni Zelandalı Ernest Rutherford gibi genç fizikçilerle daha başarılı oldu.
Bohr, Temmuz 1912'de düğünü için Danimarka'ya döndü ve balayı için İngiltere ve İskoçya'yı gezdi. Dönüşünde, Kopenhag Üniversitesi'nde termodinamik üzerine dersler veren bir özel doktor oldu. Martin Knudsen, Bohr'un adını 1913 Temmuz'unda onaylanan bir doktor için öne sürdü ve Bohr daha sonra tıp öğrencilerine eğitim vermeye başladı. Daha sonra "üçleme" olarak ünlenen üç makalesi, o yılın Temmuz, Eylül ve Kasım aylarında Philosophical Magazine'de yayınlandı. Rutherford'un nükleer yapısını Max Planck'ın kuantum teorisine uyarladı ve böylece Bohr atom modelini yarattı.
Gezegensel atom modelleri yeni değildi, ancak Bohr'un yaklaşımı öyleydi. Darwin'in, elektronların bir çekirdekle alfa parçacıklarının etkileşimindeki rolüne ilişkin 1912 tarihli makalesini başlangıç noktası olarak alarak, atomun çekirdeği etrafındaki yörüngelerde hareket eden elektronlar teorisini, kimyasal özellikleriyle geliştirdi. her bir element, büyük ölçüde atomlarının dış yörüngelerinde bulunan elektronların sayısı ile belirlenir. Kuantum ayrık enerji yayan süreçte, bir elektronun daha yüksek enerjili bir yörüngeden daha düşük bir yörüngeye düşebileceği fikrini ortaya attı. Bu, şimdi eski kuantum teorisi olarak bilinen şeyin temeli haline geldi.
1885'te Johann Balmer, bir hidrojen atomunun görünür spektral çizgilerini tanımlamak için Balmer serisini ortaya çıkardı:
Burada λ emilen veya yayılan ışığın dalga boyu ve RH Rydberg sabitidir. Balmer'in formülü, ek spektral çizgilerin keşfedilmesiyle doğrulandı, ancak otuz yıl boyunca kimse ne işe yaradığını açıklayamadı. Bohr üçlemesinin ilk makalesinde bunu modelinden türetmeyi başardı:
burada me elektronun kütlesi, e onun yükü, h Planck sabiti ve Z atomun atom numarasıdır (hidrojen için 1).
Modelin ilk engeli, Balmer'in formülüne uymayan çizgiler olan Pickering serisiydi. Bu konuda Alfred Fowler tarafından sorgulanan Bohr, bunlara iyonize helyumun, yalnızca bir elektronlu helyum atomlarının neden olduğunu söyledi. Bohr modelinin bu tür iyonlar için işe yaradığı bulundu. Thomson, Rayleigh ve Hendrik Lorentz gibi birçok eski fizikçi üçlemeyi beğenmedi, ancak Rutherford, David Hilbert, Albert Einstein, Enrico Fermi, Max Born ve Arnold Sommerfeld gibi genç nesil bunu bir atılım olarak gördü. Üçlemenin kabulü, tamamen diğer modelleri engelleyen fenomeni açıklama ve daha sonra deneylerle doğrulanan sonuçları tahmin etme kabiliyetinden kaynaklanıyordu.
Bohr tıp öğrencilerine ders vermekten hoşlanmıyordu. Rutherford'un kendisine, görev süresi dolan Darwin'in yerine öğretmen olarak iş teklif ettiği Manchester'a dönmeye karar verdi. Bohr kabul etti. Kardeşi Harald ve Hanna Adler teyzesiyle Tirol'de tatil yaparak başladığı Kopenhag Üniversitesi'nden izin aldı. Orada Göttingen Üniversitesi'ni ve Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi'ni ziyaret etti ve burada Sommerfeld ile tanıştı ve üçleme üzerine seminerler verdi. Birinci Dünya Savaşı, Tirol'deyken patlak verdi ve Bohr'un daha sonra Margrethe ile Ekim 1914'te geldiği İngiltere'ye yaptığı yolculuğu büyük ölçüde karmaşıklaştırdı. Kopenhag Üniversitesi'nde Teorik Fizik Kürsüsü, özellikle onun için oluşturulmuş bir pozisyondu.
Ödülleri
1922 Nobel Fizik Ödülü
1938 Copley Madalyası
1961 Sonning Ödülü