Niels Bohr: Biografia e Contribuições

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

Ele trabalhou ao lado de outros renomados cientistas e prêmios Nobel, como JJ Thompson e Ernest Rutherford , que o incentivaram a continuar suas pesquisas na área atômica.

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

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

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, além de membro de outras academias científicas ao redor do mundo.

Biografia

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

Por outro lado, a mãe de Niels era Ellen Adler, cuja família era economicamente privilegiada, pois exercia influência no setor bancário dinamarquês. A situação familiar de Niels lhe permitiu ter acesso a uma educação considerada privilegiada na época.

Estudos

Niels Bohr se interessou por física e estudou na Universidade de Copenhague, da qual obteve um mestrado em física em 1911. Mais tarde, viajou para a Inglaterra, onde estudou no Laboratório Cavendish na 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 realizou sobre como a eletricidade viaja através dos gases .

A intenção de Bohr era traduzir sua tese de doutorado para o inglês, que estava precisamente ligada ao estudo dos elétrons. No entanto, Thomson não mostrou nenhum interesse real em Bohr, motivo pelo qual o último decidiu sair e seguir o caminho da Universidade de Manchester.

Parentesco com Ernest Rutherford

Enquanto estava 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 os dois cientistas interagiram no campo experimental foi relacionado ao modelo do átomo proposto por Rutherford.

Esse modelo era verdadeiro no campo conceitual, mas não era possível concebê-lo enquadrando-o nas leis da física clássica. Diante disso, Bohr ousou dizer que a razão disso 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 lhe valeu um amplo reconhecimento no campo científico, o que o tornou uma figura pública reconhecida. Esses testes estavam relacionados à sua concepção da estrutura do átomo.

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Em 1916, Bohr viajou para Copenhague e lá, em sua cidade natal, começou a ensinar física teórica na Universidade de Copenhague, casa de estudos onde treinou.

Estando nessa posição e, graças à fama que adquirira anteriormente, Bohr conseguiu dinheiro suficiente para criar o Instituto Nórdico de Física Teórica em 1920.

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

Muito em breve, este instituto tornou-se 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.

Copenhagen School

A década de 1920 foi muito importante para Niels Bohr, uma vez que durante esses anos ele publicou dois dos princípios fundamentais de suas teorias: o princípio da correspondência, emitido 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 Interpretação de Copenhague, começou a se formar.

Essa escola encontrou adversários em grandes cientistas como o próprio Albert Einstein, que após a oposição 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, no mesmo ano, nasceu seu único filho, Aage Niels Bohr, que acabou treinando no instituto presidido por Niels. Mais tarde, tornou-se diretor e, além disso, em 1975 recebeu o Prêmio Nobel de Física.

Durante a década de 1930, Bohr se estabeleceu nos Estados Unidos e concentrou-se em tornar conhecido o campo de fissão nuclear. Nesse contexto, foi quando Bohr determinou a característica físsil que o plutônio tinha.

No final daquela década, em 1939, Bohr retornou a Copenhague e recebeu a indicação de presidente da Academia Real 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 de colaboração do Projeto Manhattan, que produziu a primeira bomba atômica. Esse projeto foi realizado em um laboratório cuja localização era Los Alamos, no Novo México, e durante sua participação no referido projeto, Bohr mudou seu nome para Nicholas Baker.

Volte para casa e morte

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

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Essa inclinação é porque Bohr estava ciente dos grandes danos que poderiam ser causados ​​pelo que ele descobriu e, ao mesmo tempo, sabia que havia uma utilidade mais construtiva para esse tipo de energia tão poderosa. Desde os anos 50, Niels Bohr dedicou-se a palestras focadas no uso pacífico da energia atômica.

Como mencionamos anteriormente, Bohr não perdeu a magnitude da energia atômica; portanto, além de defender seu bom uso, também estipulou que eram os governos que deveriam garantir que essa energia não fosse usada destrutivamente.

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 para o uso pacífico da energia atômica, em 1957, a Ford Foundation concedeu a ele o prêmio Átomos pela Paz, concedido a personalidades que procuravam 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

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Bohr e Albert Einstein

Modelo e estrutura do átomo

O modelo atômico de Niels Bohr é considerado uma de suas maiores contribuições ao mundo da física e da ciência 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 de 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 esse modelo atômico, Bohr aplicou a teoria quântica de Max Planck ao modelo atômico desenvolvido por Rutherford, obtendo como resultado o modelo que ganhou o Prêmio Nobel. Bohr apresentou a estrutura atômica como um pequeno sistema solar.

Conceitos quânticos de nível atômico

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

Com essas aplicações, Bohr conseguiu determinar os movimentos dos elétrons ao redor do núcleo atômico, bem como as mudanças em suas propriedades.

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

Descoberta do teorema de Bohr-van Leeuwen

O teorema de Bohr-van Leeuwen é um teorema aplicado à área da mecânica. Primeiramente trabalhada por Bohr em 1911 e depois complementada por van Leeuwen, a aplicação desse teorema conseguiu diferenciar o escopo da física clássica versus a física quântica.

O teorema afirma que a magnetização resultante da aplicação da mecânica clássica e da estatística é 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

Na mecânica quântica, o princípio da complementaridade formulado por Bohr, que representa uma abordagem teórica e resultante ao mesmo tempo, argumenta que objetos submetidos a processos quânticos têm atribuições complementares que não podem ser observadas ou mediadas simultaneamente.

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

Interpretação de Copenhague

Com a ajuda dos cientistas Max Born e Werner Heisenberg, Niels Bohr desenvolveu essa interpretação da mecânica quântica, que permitiu elucidar alguns dos elementos que tornam possíveis os processos mecânicos, bem como suas diferenças. Formulado em 1927, é considerado uma interpretação tradicional.

De acordo com a interpretação de Copenhague, os sistemas físicos não têm propriedades definidas antes de serem submetidos a medições, e a mecânica quântica só é capaz de prever as probabilidades pelas quais as medições realizadas produzirão certos resultados.

Estrutura da tabela periódica

A partir de sua interpretação do modelo atômico, Bohr conseguiu estruturar com mais detalhes 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 valência.

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 de Niels Bohr.

Reacções nucleares

Através de um modelo proposto, Bohr foi capaz de propor e estabelecer os mecanismos de reações nucleares a partir de um processo de duas etapas.

Bombardeando partículas de baixa energia, forma-se um novo núcleo de baixa estabilidade que eventualmente emitirá raios gama, enquanto sua integridade decai.

Essa descoberta de Bohr foi considerada fundamental na área científica por um longo tempo, até que foi trabalhada e aprimorada, anos depois, por um de seus filhos, Aage Bohr.

Explicação da fissão nuclear

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

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

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

Da mesma maneira que a estrutura integral de uma gota pode ser separada em duas partes semelhantes, Bohr conseguiu demonstrar que o mesmo pode acontecer com um núcleo atômico, podendo gerar novos processos de formação ou deterioração no nível atômico.

Referências

  1. Bohr, N. (1955). Homem e ciência física. Theoria: Revista Internacional de Teoria, História e Fundamentos da Ciência , 3-8.
  2. Lozada, RS (2008). Niels Bohr. University Act , 36-39.
  3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr – Fatos . Obtido em Nobelprize.org: nobelprize.org
  4. Savoie, B. (2014). Uma prova rigorosa do teorema de Bohr-van Leeuwen no limite semi-clássico. RMP , 50.
  5. Os editores da Encyclopædia Britannica. (17 de novembro de 2016). Modelo de núcleo composto . Obtido na Encyclopedia Britannica: britannica.com.

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