Niels Bohr Biografia e Contribuições

Niels Bohr (1885-1962) foi um físico dinamarquês que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1922, por suas investigações relacionadas à estrutura dos átomos e seus níveis de radiação. Criado e educado em terras européias, nas mais prestigiadas universidades inglesas, Bohr também era um renomado pesquisador e curioso de filosofia.

Ele trabalhou ao lado de outros cientistas renomados e ganhadores do Prêmio Nobel, como J.J. Thompson e Ernest Rutherford, que o encorajaram a continuar sua pesquisa na área atômica.

O interesse de Bohr pela estrutura atômica levou-o a se deslocar entre as universidades para encontrar uma que lhe proporcionasse o espaço para desenvolver sua pesquisa em seus próprios termos.

Niels Bohr partiu das descobertas feitas por Rutherford para continuar desenvolvendo-as até que pudesse imprimir sua própria impressão.

Bohr chegou a ter uma família de mais de seis filhos, foi tutor de outras eminências científicas como Werner Heisenberg e presidente da Real Academia Dinamarquesa de Ciências, bem como membro de outras academias científicas em todo o mundo.

Índice

• 1 biografia
  • 1.1 Estudos
  • 1.2 Relacionamento com Ernest Rutherford
  • 1.3 Instituto Nórdico de Física Teórica
  • 1.4 Escola de Copenhaga
  • 1.5 Segunda Guerra Mundial
  • 1.6 Retornar para casa e morte
• 2 Contribuições e descobertas de Niels Bohr
  • 2.1 Modelo e estrutura do átomo
  • 2.2 Conceitos quânticos no nível atômico
  • 2.3 Descoberta do teorema de Bohr-van Leeuwen
  • 2.4 Princípio da complementaridade
  • 2.5 Interpretação de Copenhaga
  • 2.6 Estrutura da tabela periódica
  • 2.7 Reacções nucleares
  • 2.8 Explicação da fissão nuclear
• 3 referências

Biografia

Niels Bohr nasceu em 7 de outubro de 1885 em Copenhague, a capital da Dinamarca. O pai de Niels era cristão e professor de fisiologia na Universidade de Copenhague.

De sua parte, a mãe de Niels era Ellen Adler, cuja família era economicamente privilegiada, já que ela tinha influência no ambiente bancário dinamarquês. A situação familiar de Niels permitiu que ele tivesse acesso a uma educação considerada privilegiada na época.

Estudos

Niels Bohr interessou-se por física e estudou na Universidade de Copenhague, onde obteve um mestrado em física em 1911. Mais tarde viajou para a Inglaterra, onde estudou no Laboratório Cavendish da Universidade de Cambridge.

A principal motivação para estudar lá foi receber a tutela de Joseph John Thomson, químico de origem inglesa que recebeu o Prêmio Nobel em 1906 pela descoberta do elétron, especificamente pelos estudos que fez sobre como a eletricidade se move através dos gases. .

A intenção de Bohr era traduzir para o inglês sua tese de doutorado, que estava precisamente ligada ao estudo de elétrons. No entanto, Thomson não mostrou interesse real em Bohr, razão pela qual este último decidiu sair e definir seu rumo para a Universidade de Manchester.

Relacionamento com Ernest Rutherford

Enquanto na Universidade de Manchester, Niels Bohr teve a oportunidade de compartilhar com o físico e químico britânico Ernest Rutherford. Ele também foi assistente de Thomson e, posteriormente, ganhou o Prêmio Nobel. Bohr aprendeu muito com Rutherford, especialmente no campo da radioatividade e dos modelos de átomos.

Com o passar do tempo, a colaboração entre os dois cientistas foi crescendo e seu vínculo amigável cresceu. Um dos eventos em que ambos os cientistas interagiram no campo experimental foi relacionado ao modelo do átomo proposto por Rutherford.

Esse modelo era verdadeiro no campo conceitual, mas não foi possível concebê-lo enquadrando-o nas leis da física clássica. Diante disso, Bohr ousou dizer que a razão para isso era que a dinâmica dos átomos não estava sujeita às leis da física clássica.

Instituto Nórdico de Física Teórica

Niels Bohr era considerado um homem tímido e introvertido, mas uma série de ensaios que publicou em 1913 fez dele um grande reconhecimento no campo científico, o que fez dele uma figura pública reconhecida. Esses ensaios foram relacionados à sua concepção da estrutura do átomo.

Em 1916 Bohr viajou para Copenhague e lá, em sua cidade natal, começou a dar aulas de física teórica na Universidade de Copenhague, sede de estudos onde foi formado.

Estando nessa posição e graças à fama que havia adquirido anteriormente, Bohr obteve o dinheiro suficiente que era necessário para criar em 1920 o Instituto Nórdico de Física Teórica.

O físico dinamarquês liderou este instituto de 1921 a 1962, ano em que morreu. Mais tarde, o instituto mudou seu nome e foi chamado Instituto Niels Bohr, em homenagem ao seu fundador.

Muito em breve, este instituto tornou-se uma referência em termos das descobertas mais importantes que estavam sendo feitas na época relacionadas ao átomo e sua conformação.

Em pouco tempo, o Instituto Nórdico de Física Teórica estava em pé de igualdade com outras universidades com maior tradição na área, como as universidades alemãs de Göttingen e Munique.

Escola de Copenhaga

A década de 1920 foi muito importante para Niels Bohr, pois durante esses anos ele emitiu dois dos princípios fundamentais de suas teorias: o princípio da correspondência, publicado em 1923, e o princípio da complementaridade, acrescentado em 1928.

Os princípios acima mencionados foram a base sobre a qual a Escola de Mecânica Quântica de Copenhague, também chamada de Interpretação de Copenhague, começou a se formar.

Essa escola se mostrou adversa em grandes cientistas, como o próprio Albert Einstein, que depois de se opor a várias abordagens, acabou reconhecendo Niels Bohr como um dos melhores pesquisadores científicos da época.

Por outro lado, em 1922 recebeu o Prêmio Nobel de Física por seus experimentos relacionados à reestruturação atômica, e nesse mesmo ano nasceu seu único filho, Aage Niels Bohr, que eventualmente treinou no instituto presidido por Niels. Mais tarde ele se tornou seu diretor e, além disso, em 1975, recebeu o Prêmio Nobel de Física.

Durante os anos 30, Bohr se estabeleceu nos Estados Unidos e se concentrou em divulgar o campo da fissão nuclear. Foi nesse contexto que Bohr determinou a característica físsil do plutônio.

No final dessa década, em 1939, Bohr retornou a Copenhague e recebeu a nomeação de presidente da Real Academia Dinamarquesa de Ciências.

Segunda Guerra Mundial

Em 1940, Niels Bohr estava em Copenhague e, como resultado da Segunda Guerra Mundial, três anos depois, ele foi forçado a fugir para a Suécia junto com sua família, porque Bohr tinha origens judaicas.

Da Suécia, Bohr viajou para os Estados Unidos. Lá ele se estabeleceu e se juntou à equipe colaborativa do Projeto Manhattan, que produziu a primeira bomba atômica. Este projeto foi realizado em um laboratório cuja localização era Los Alamos, no Novo México, e durante sua participação neste projeto, Bohr mudou seu nome para Nicholas Baker.

Volte para casa e morra

No final da Segunda Guerra Mundial, Bohr retornou a Copenhague, onde permaneceu novamente como diretor do Instituto Nórdico de Física Teórica e sempre defendeu a aplicação da energia atômica com objetivos úteis, buscando sempre a eficiência em diferentes processos.

Essa inclinação deve-se ao fato de que Bohr estava ciente do grande dano que poderia ser causado pelo que ele descobriu, e ao mesmo tempo sabia que havia um uso mais construtivo para esse tipo de energia poderosa. Então, desde os anos 1950, Niels Bohr dedicou-se a dar palestras focadas no uso pacífico da energia atômica.

Como mencionado anteriormente, Bohr não perdeu a magnitude da energia atômica, portanto, além de defender seu uso adequado, ele também estipulou que eram os governos que deveriam garantir que essa energia não fosse usada de maneira destrutiva.

Essa noção foi apresentada em 1951, em um manifesto assinado por mais de cem renomados pesquisadores e cientistas da época.

Como conseqüência dessa ação, e de seu trabalho anterior em favor do uso pacífico da energia atômica, em 1957 a Fundação Ford lhe concedeu o prêmio Atoms for Peace, concedido a personalidades que buscavam promover o uso positivo desse tipo de energia.

Niels Bohr morreu em 18 de novembro de 1962, em Copenhague, sua cidade natal, aos 77 anos de idade.

Contribuições e descobertas de Niels Bohr

Modelo e estrutura do átomo

O modelo atômico de Niels Bohr é considerado uma de suas maiores contribuições para o mundo da física e das ciências em geral. Ele foi o primeiro a exibir o átomo como um núcleo carregado positivamente e cercado por elétrons em órbita.

Bohr conseguiu descobrir o mecanismo do funcionamento interno de um átomo: os elétrons são capazes de orbitar independentemente em torno do núcleo. O número de elétrons presentes na órbita externa do núcleo determina as propriedades do elemento físico.

Para obter este modelo atômico, Bohr aplicou a teoria quântica de Max Planck ao modelo atômico desenvolvido por Rutherford, obtendo como resultado o modelo que lhe valeu o Prêmio Nobel. Bohr apresentou a estrutura atômica como um pequeno sistema solar.

Conceitos quânticos no nível atômico

O que levou o modelo atômico de Bohr a ser considerado revolucionário foi o método usado para alcançá-lo: a aplicação de teorias da física quântica e sua inter-relação com fenômenos atômicos.

Com essas aplicações, Bohr foi capaz de determinar os movimentos dos elétrons ao redor do núcleo atômico, assim como as mudanças em suas propriedades.

Da mesma forma, através desses conceitos, ele foi capaz de obter uma noção de como a matéria é capaz de absorver e emitir luz de suas estruturas internas mais imperceptíveis.

Descoberta do teorema Bohr-van Leeuwen

O teorema Bohr-van Leeuwen é um teorema aplicado à área da mecânica. Bohr trabalhado pela primeira vez em 1911 e, em seguida, suplementado por Van Leeuwen, a aplicação desta realização teorema diferenciar o âmbito da física clássicos contra física quântica.

O teorema afirma que a magnetização resultante da aplicação da mecânica clássica e da mecânica estatística será sempre zero. Bohr e van Leeuwen conseguiram vislumbrar certos conceitos que só poderiam ser desenvolvidos através da física quântica.

Hoje, o teorema de ambos os cientistas é aplicado com sucesso em áreas como física de plasma, eletromecânica e engenharia elétrica.

Princípio da complementaridade

Em mecânica quântica, o princípio da complementaridade formulado por Bohr, que representa uma abordagem teórica e resultante, mantendo os objectos sujeitos a processos quânticos têm potências complementares não podem ser observados simultaneamente ou meias.

Este princípio de complementaridade nasceu de outro postulado desenvolvido por Bohr: a interpretação de Copenhague; fundamental para a investigação da mecânica quântica.

Interpretação de Copenhague

Com a ajuda de cientistas Max Born e Werner Heisenberg, Niels Bohr desenvolveu esta interpretação da mecânica quântica, o que permitiu esclarecer alguns dos elementos que fazem possíveis processos mecânicos, bem como as suas diferenças. Formulado em 1927, é considerado uma interpretação tradicional.

De acordo com a interpretação de Copenhague, sistemas físicos não têm propriedades definidas antes das medições submetidos, e mecânica quântica só é capaz de prever a probabilidade de que as medições jogado certos resultados.

Estrutura da tabela periódica

A partir de sua interpretação do modelo atômico, Bohr foi capaz de estruturar de maneira mais detalhada a tabela periódica dos elementos existentes na época.

Ele foi capaz de afirmar que as propriedades químicas e a capacidade de ligação de um elemento estão intimamente relacionadas à sua carga de valências.

Os trabalhos de Bohr aplicados à tabela periódica deram origem ao desenvolvimento de um novo campo da química: a química quântica.

Da mesma forma, o elemento conhecido como Boro (Bohrium, Bh) recebe o nome em homenagem a Niels Bohr.

Reacções Nucleares

Usando um modelo proposto, Bohr foi capaz de propor e estabelecer os mecanismos de reações nucleares a partir de um processo de dois estágios.

Ao bombardear partículas de baixa energia, forma-se um novo núcleo de baixa estabilidade que acabará por emitir raios gama, enquanto a sua integridade decai.

Esta descoberta de Bohr foi considerada chave na área científica por um longo tempo, até que foi trabalhada e melhorada, anos depois, por um de seus filhos, Aage Bohr.

Explicação da fissão nuclear

A fissão nuclear é um processo de reação nuclear pelo qual o núcleo atômico começa a se dividir em partes menores.

Este processo é capaz de produzir grandes quantidades de prótons e fótons, liberando energia ao mesmo tempo e constantemente.

Niels Bohr desenvolveu um modelo que permitia explicar o processo de fissão nuclear de alguns elementos. Este modelo consistiu em observar uma gota de líquido que representaria a estrutura do núcleo.

Da mesma forma que a estrutura integral de uma gota pode ser separada em duas partes similares, Bohr conseguiu mostrar que a mesma coisa pode acontecer com um núcleo atômico, podendo gerar novos processos de formação ou deterioração em nível atômico.

Referências

1. Bohr, N. (1955). Homem e ciência física. Theoria: um jornal internacional para a teoria, história e fundamentos da ciência, 3-8.
2. Lozada, R. S. (2008). Niels Bohr. Ato Universitário, 36-39.
3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - fatos. Obtido de Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Uma prova rigorosa do teorema de Bohr-van Leeuwen no limite semiclássico. RMP, 50.
5. Os editores da Encyclopædia Britannica. (17 de novembro de 2016). Modelo de núcleo composto. Retirado de Encyclopedia Britannica: britannica.com.