Niels Bohr var en av de främsta forskarna inom modern fysik, mest känd för sina betydande bidrag till kvantteorin och sin Nobelprisbelönta forskning om atomers struktur.
Född i Köpenhamn 1885 för att välutbildade föräldrar blev Bohr intresserad av fysik i unga år. Han studerade ämnet under sina grund- och examensår och tog en doktorsexamen i fysik 1911 från Köpenhamns universitet.
Medan Bohr fortfarande var student vann Bohr en tävling anordnad av Vetenskapsakademien i Köpenhamn för sin undersökning in i mätningarna av vätskeytspänningen med hjälp av oscillerande vätskestrålar. Bohr arbetade i sin fars (en känd fysiologs) laboratorium och utförde flera experiment och gjorde till och med sina egna glasprovrör.
Bohr gick utöver den nuvarande teorin om vätskeytspänning genom att ta hänsyn till vattnets viskositet samt inkorporering av ändliga amplituder snarare än oändligt små. Han lämnade in sin uppsats i sista minuten och vann förstaplatsen och en guldmedalj. Han förbättrade dessa idéer och skickade dem till Royal Society i London, som publicerade dem i tidskriften Philosophical Transactions of the Royal Society 1908, enligt Nobelprize.org.
Hans efterföljande arbete blev allt mer teoretiskt. Det var när han forskade för sin doktorsavhandling om elektronteorin om metaller som Bohr först stötte på Max Plancks tidiga kvantteori, som beskrev energi som små partiklar, eller kvanta.
1912 arbetade Bohr för Nobelpristagaren JJ Thompson i England när han introducerades för Ernest Rutherford, vars upptäckt av kärnan och utvecklingen av en atommodell hade gett honom ett Nobelpris i kemi 1908. Under Rutherfords handledning började Bohr studera atomernas egenskaper.
Bohr hade en lektorat i fysik vid Köpenhamns universitet från 1913 till 1914 och fortsatte med en liknande tjänst vid Victoria University i Manchester från 1914 till 1916. Han gick tillbaka till Köpenhamns universitet 1916 för att bli professor i teoretisk fysik. 1920 utsågs han till chef för Institutet för teoretisk fysik.
Genom att kombinera Rutherfords beskrivning av kärnan och Plancks teori om kvanta, förklarade Bohr vad som händer inuti en atom och utvecklade en bild av atomstrukturen. Detta arbete gav honom ett eget Nobelpris 1922.
Samma år som han började sina studier hos Rutherford gifte Bohr sig med sitt livs kärlek Margaret Nørlund, med vilken han fick sex söner. Senare i livet blev han president för Kungliga Danska Vetenskapsakademien, samt medlem av vetenskapsakademier över hela världen.
När nazisterna invaderade Danmark i andra världskriget lyckades Bohr fly till Sverige. Han tillbringade de två sista åren av kriget i England och USA, där han engagerade sig i Atomic Energy Project. Det var dock viktigt för honom att använda sina färdigheter för gott och inte till våld. Han ägnade sitt arbete åt fredlig användning av atomfysik och mot att lösa politiska problem som uppstår från utvecklingen av atomära förstörelsevapen. Han ansåg att nationer borde vara helt öppna med varandra och skrev ner dessa synpunkter i sitt öppna brev till FN 1950.
Atommodell
Bohrs största bidrag till modern fysik var atommodellen. Bohr-modellen visar atomen som en liten, positivt laddad kärna omgiven av kretsande elektroner. Bohr var den första som upptäckte att elektroner färdas i separata banor runt kärnan och att antalet elektroner i den yttre omloppsbanan bestämmer egenskaperna hos ett grundämne. Det kemiska grundämnet bohrium (Bh), nr. 107 på grundämnenas periodiska system, är uppkallad efter honom.
Teorin om vätskedroppar
Bohrs teoretiska arbete bidrog väsentligt till forskarnas förståelse av kärnklyvning. Enligt hans teori om vätskedroppar ger en vätskedroppe en korrekt representation av en atoms kärna. Denna teori var avgörande i de första försöken att dela uranatomer på 1930-talet, ett viktigt steg i utvecklingen av atombomben. Trots sina bidrag till US Atomic Energy Project under andra världskriget var Bohr en uttalad förespråkare för en fredlig tillämpning av atomfysik.
Kvanteori
- Bohrs begrepp om komplementaritet, som han skrev om i ett antal essäer mellan 1933 och 1962, säger att en elektron kan ses på två sätt, antingen som en partikel eller som en våg, men aldrig båda samtidigt.
- Detta koncept, som ligger till grund för tidig kvantteori, förklarar också att oavsett hur man ser på en elektron så måste all förståelse för dess egenskaper vara förankrad i empirisk mätning. Bohrs teori understryker poängen att ett experiments resultat är djupt påverkade av de mätverktyg som används för att utföra dem.
- Bohrs bidrag till studiet av kvantmekanik är för alltid minnesvärda vid Institutet för Teoretisk Fysik vid Köpenhamns Universitet, som han var med och grundade 1920 och ledde fram till sin död 1962. Det har sedan dess döpts om till Niels Bohr Institute till hans ära.
Niels Bohr-citat
- “Varje stora och djupa svårighet bär i sig sin egen lösning. Det tvingar oss att ändra vårt tänkande för att hitta det.”
- “Allt vi kallar verkligt är gjort av saker som inte kan betraktas som verkliga.”
- “Det bästa vapnet av en diktatur är sekretess, men det bästa vapnet i en demokrati borde vara öppenhetens vapen.”
- ”Uttryck dig aldrig tydligare än du kan tro.”
