Niels Bohr

Niels Bohr

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Premio Nobel per la fisica1922

Niels Henrik David Bohr(AFI:[ˈnels ˈboɐ̯ˀ];Copenaghen,7 ottobre1885–Copenaghen,18 novembre1962) è stato unfisicodanese.

Firmadi Bohr

Diede contributi fondamentali nella comprensione dellastruttura atomicae nellameccanica quantistica,per i quali ricevette ilpremio Nobel per la fisicanel 1922.

Biografia

Bohr eEinsteindiscutono dimeccanica quantisticain casa diPaul EhrenfestaLeidanel dicembre1925

Famiglia e studi

Bohr nacque aCopenaghenil 7 ottobre 1885. Suo padre,Christian Bohr,era unfisiologodanesedireligione luterana,docente alla facoltà difisiologiaall'Università di Copenaghene scopritore di un comportamento dell'emoglobinadettoeffetto Bohr.Henrik Bohr, suo nonno paterno, fu insegnante e successivamente preside del Westenske Institut di Copenaghen. Sua madre, Ellen Adler Bohr, era una riccaborghesedanesedi origineebraica,la cui famiglia era assai importante nell'ambiente bancario e parlamentare danese. Il suo nonno materno, David Adler, era morto nel 1878 e quindi Niels non poté conoscerlo, ma i suoi ideali a favore dei diritti umani furono tramandati allo stesso Niels attraverso sua madre Ellen, figlia di David Adler.

Suo fratello,Harald Bohr,era un matematico ecalciatoredella nazionale danese, convocato alleOlimpiadi.Ebbe anche una sorella maggiore, nata nel1883,divenuta poi un'insegnante nella scuola fondata dalla zia materna dei tre fratelli, Hanna Adler, conosciuta per essere la pioniera dell'introduzione dell'educazione mista in Danimarca. Niels era un calciatore come il fratello, ma dilettante, di ruoloportiere,e giocò nel 1905 insieme al fratello nell'Akademisk Boldklub,una delle squadre di Copenaghen.

Non venne considerato adatto per vestire la maglia dellanazionale daneseperché si narra che in un incontro amichevole tra il suo club e una rappresentativa tedesca, Bohr subì una rete su un facile tiro da lunga distanza, distratto, per sua stessa ammissione, da un problema matematico.Bohr si laureò all'Università di Copenaghennel 1911 con una tesi sull'impossibilità di spiegare con lafisica classicai fenomeni magnetici; nel 1921, da questo lavoro la fisica olandeseHendrika Johanna van Leeuwenformulò il teorema che prende il nome diteorema di Bohr-Van Leeuwen.Si trasferisce prima a Cambridge grazie a unaborsa di studio,dove spera di collaborare conJ. J. Thomsonper continuare le indagini sulla teoria dei metalli. Non riuscendo a lavorare con il fisico britannico, si cimenta nello studio dell'elettromagnetismo seguendo le lezioni universitarie diJames Jeans.Grazie alla borsa di studio che la FondazioneCarlsberggli offrì per dargli la possibilità di studiare un anno all'estero, si trasferì poi all'Università di Manchester,inInghilterra,dove studiò conErnest Rutherford.

Durante il suo periodo di studi con Rutherford, si occupa della riuscita di alcuni esperimenti sull'assorbimento da parte dell'alluminio delle particelle alfa, programma suggerito proprio da Rutherford. Questo progetto viene poi sospeso dallo stesso Bohr perché interessato al concetto teorico del suo nuovomodello atomico,originato dalla teoria orbitale dell'atomo scoperta da Rutherford. Dopo molti anni dalla morte di Rutherford, Bohr accetta di tenere il suo discorso commemorativo, conosciuto come il Rutherford Memorial Lecture, il 28 novembre1958,all'Imperial CollegediLondra.Rutherford aveva proposto unmodelloin cui quasi tutta la massa dell'atomoè concentrata in una porzione molto piccola, il cosiddetto nucleo (caricato positivamente), mentre glielettroniruotano attorno a esso con gusci concentrici detti orbitali.

Modello atomico di Bohr

Modello atomico di Bohr-Sommerfeld. Il nucleo al centro ospita protoni carichi positivamente e neutroni, mentre gli elettroni carichi negativamente ruotano intorno a esso su determinate orbite in dipendenza del livello di energia.

In base alle teorie di Rutherford, Bohr pubblicò il suo modello della struttura atomica, introducendo la teoria secondo cui gli elettroni si muovono in orbite ben definite, che corrispondono ai diversi stadi di energia intorno al nucleo dell'atomo. Bohr, inoltre, introdusse l'idea che un elettrone possa cadere da un'orbita di alta energia a una con energia più bassa, emettendo unfotonedi energia definita. Questa teoria fu la base dellateoria dei quanti.Questo modello tuttavia non spiegava la stabilità degli atomi e la ragione per cui l’elettrone non “cade” nel nucleo ma mantiene sempre un livello minimo di energia. Niels Bohr divenne professore all'Università di Copenaghene direttore "dell'istituto recentemente costruito della fisica teorica".

Il 27 aprile1920,Bohr giunse aBerlinosu invito diMax Planck.Essendo presente a Berlino anche Einstein, si colse l’occasione per un incontro a tre dei più importanti fisici dell’epoca. L’incontro fu estremamente cordiale; seppur diversi caratterialmente, i tre si trovarono a loro agio parlando per tutto il tempo di fisica, confrontando le loro idee. « Poche volte, nella vita, una persona mi ha dato tanta gioia con la sua sola presenza come è stato nel suo caso», scrisse successivamente Einstein a Bohr.

The Theory of Spectra and Atomic Constitution (Drei Aufsätze über Spektren und Atombau),1922

Nel1922Bohr ricevette ilpremio Nobel per la fisica"per i suoi contributi nell'indagine sulla struttura degli atomi e della radiazione che emana da essi". L'istituto di Bohr fu il punto di riferimento per i fisici teorici negli anni venti e trenta.

Stemma di Niels Bohr, riportante il motto "CONTRARIA SUNT COMPLEMENTA" e collare dell'ordine danese dell'elefante.

Bohr sviluppò inoltre ilprincipio di complementarità,che rese pubblico alCongresso internazionale dei fisici del 1927(tenutosi aComoin occasione del centenario della morte diAlessandro Volta). Secondo il principio di complementarità nella descrizione della natura dei processi microfisici entrano in gioco aspetti complementari ma mutuamente esclusivi, come l'aspetto ondulatorio e corpuscolare della luce. L'impossibilità da parte dello sperimentatore di tenere conto simultaneamente, nell'atto della misura, delle proprietà quantistiche complementari, è all'origine del carattere aleatorio e probabilistico delle leggi della meccanica quantistica. Il principio di complementarità si propose fin dall'inizio come cornice concettuale della meccanica quantistica, al cui interno veniva inglobato ilprincipio di indeterminazione di Heisenbergcome caso particolare del generale carattere complementare dei processi dellafisica atomica.Il principio di complementarità e il principio di indeterminazione sarebbero stati i pilastri portanti della grande interpretazione fisica "ufficiale" della meccanica quantistica, l'interpretazione di Copenaghen.

L'interpretazione di Copenaghen fu attaccata daAlbert Einstein,il quale non credeva in una natura intrinsecamente probabilistica dei processi fisici, anche su scala atomica. Egli pensava alla natura come a un sistema perfettamente ordinato di leggi naturali semplici e deterministiche. Per questo Einstein e Bohr ebbero vivaci discussioni sui fondamenti fisici e filosofici del mondo naturale. Fu in una lettera a lui indirizzata nel1926,che Einstein fece la sua famosa osservazione sulla meccanica quantistica, spesso parafrasata come "Dio non gioca a dadi con l'universo",a cui Bohr rispose" Non dire a Dio come deve giocare ".Il più famoso allievo di Bohr,Werner Karl Heisenberg,fu inoltre per due anni alla testa delprogramma nucleare tedesco,il progetto del regime nazista finalizzato alla costruzione della bomba atomica. Anche se il ruolo effettivamente avuto da Heisenberg nel programma nucleare tedesco è ancora oggetto di discussione, la sua presunta collaborazione con i nazisti incrinò temporaneamente l'amicizia con Bohr.

Occupazione nazista e fuga negli USA

Niels Bohr e la moglie Margrethe ebbero sei bambini. Due morirono giovani, a causa di un incidente in barca e di un attacco dimeningite.Uno,Aage Niels Bohr(1922-2009), è stato insignito delpremio Nobel per la fisicanel1975.Nel settembre 1943, durante l'occupazione nazista della Danimarca, Niels Bohr fuggì in Svezia per evitare l'arresto da parte della polizia tedesca e da lì a Londra; si adoperò, riuscendovi, per convincere il governo svedese ad accogliere centinaia di ebrei danesi in fuga dalla deportazione. Nel novembre dello stesso anno, invece, Bohr e il figlio Aage si trasferirono negliStati Uniti,prima aNew Yorke poi aLos Alamosper collaborare alProgetto Manhattan,dove, oltre alla sua competenza in materia, risultò importante per informare gli altri scienziati del progetto sullo stato di avanzamento dei progetti nucleari tedeschi. Dopo la guerra tornò a Copenaghen e sostenne l'uso pacifico dell'energia nucleare. Nel1957,su iniziativa sua e del politicosvedeseTorsten Gustafsson,nacque l'Istituto nordico per la fisica teorica(Nordita), con sede a Copenaghen. Morì nella capitale danese nel1962.

Opere

• (EN)The Theory of Spectra and Atomic Constitution; three essays[Drei Aufsätze über Spektren und Atombau],Cambridge, University press, 1922.
• (EN)On the quantum theory of line spectra (v. 1),København: Z.F. Host, 1918.
• (EN)On the quantum theory of line spectra (v. 2),København: Z.F. Host, 1918.
• (EN)Essays 1958-1962: Atomic Physics And Human Knowledge,Richard Clay And Company, Ltd., 1963.

Riconoscimenti

L'elemento chimicobohrioè così chiamato in suo onore. Gli è stato dedicato unasteroide,3948 Bohr.SullaLunagli sono stati dedicati uncrateredi 71 km di diametroe una valle di 80 km di lunghezza.Nel1922ha ricevuto ilpremio Nobel per la fisica.Nel1939è stato eletto presidente dell'Accademia reale danese delle scienze. Nel1947ricevette l'ordine cavallerescodanese più importante, l'Ordine dell'Elefante.Nel 1965, tre anni dopo la sua morte, l'Istituto di Fisica all'Università di Copenaghenha assunto il nome di "Istituto Niels Bohr". È ritratto sulla banconota da 500 corone danesi (serie 1997). A Niels Bohr laUAIha intitolato ilcraterelunareBohre lavallislunareBohr.

Nella cultura di massa

Il lavoro teatraleCopenaghen,rappresentato aBroadwaye poi con successo in tutto il mondo, scritto daMichael Frayn,è un'interpretazione romanzata di quello che potrebbe essere accaduto nel 1941 durante l'incontro tra Heisenberg e Bohr. Niels Bohr è protagonista anche di un fumetto, ilgraphic novelUn pensiero abbagliantedi Jim Ottaviani e Leland Purvis che ne ripercorre la vita ed espone le teorie sue e dei suoi contemporanei, con uno stile didattico e vivace.

Onorificenze

Cavaliere dell'Ordine dell'Elefante (Danimarca)

— 17 ottobre1947

Membro della Royal Society

Bibliografia

• I grandi della scienza - Niels Bohr dall'alba della fisica atomica alla big science,Giulio Peruzzi, 2001, ISBN 977-11-2654500-3.

Voci correlate

• Aage Niels Bohr
• Calcolo di Bohr
• Harald Bohr
• Magnetone di Bohr
• Modello atomico di Bohr

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Collegamenti esterni

• Bohr, Niels Henrik David,susapere.it,De Agostini.
• Lorenzo Foà,Bohr, Niels,inEnciclopedia dei ragazzi,Istituto dell'Enciclopedia Italiana,2004-2006.
• (EN) Finn Aaserud,Niels Bohr,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN)Niels Bohr,sunobelprize.org.
• (EN)Niels Bohr,suMacTutor,University of St Andrews, Scotland.
• (EN)Niels Bohr,suMathematics Genealogy Project,North Dakota State University.
• Opere di Niels Bohr,suMLOL,Horizons Unlimited.
• (EN)Opere di Niels Bohr,suOpen Library,Internet Archive.
• (EN)Opere di Niels Bohr,suProgetto Gutenberg.
• Registrazioni audiovisive di Niels Bohr,suRai Teche,Rai.
• (EN)Niels Bohr,suIMDb,IMDb.
• (EN)Niels Bohr Archive(Università di Copenaghen)
• (EN)Niels Bohr(Science Odyssey)
• (EN)Niels Bohr Library(American Institute of Physics)
• Atomo di Bohr(applet java)