ARNOLD SOMMERFELD: TIỂU SỬ, MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ, NHỮNG ĐÓNG GÓP - ARTE - 2025

Arnold Sommerfeld (1868-1951) là một nhà vật lý người Đức, nổi tiếng với việc phát triển lý thuyết nguyên tử cùng với Bohr hơn một thế kỷ trước. Ông là một trong những người đặt nền móng cho vật lý lý thuyết, môn này đã trở thành một bộ môn độc lập nhờ những đóng góp của ông, cùng với các công trình của Max Planck, Albert Einstein và Niels Nohr. Ông được coi là nhà tiên phong của vật lý lượng tử và nguyên tử.

Ngày nay nguyên tử Bohr-Sommerfeld và hằng số cấu trúc mịn vẫn là những khái niệm được các nhà vật lý sử dụng. Một số học giả đã gắn tên của Sommerfeld với trường phái vật lý lý thuyết hiện đại đầu tiên. Những đóng góp của ông còn được thể hiện trong sách giáo khoa Cấu tạo nguyên tử và quang phổ vạch, rất quan trọng trong vật lý nguyên tử.

Nguồn: GFHund, qua wikimedia commons.

Cuốn sách do ông tự tác giả này đã lan truyền khắp thế giới, được dịch ra nhiều thứ tiếng và là trụ cột trong việc đào tạo nhiều sinh viên trong lĩnh vực vật lý hạt nhân.

Tiểu sử

Tên đầy đủ của anh ấy là Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld. Nhà vật lý người Đức sinh ngày 5 tháng 12 năm 1868 tại Königsberg, Đức.

Cha mẹ anh là Cäcile Matthias và Franz Sommerfeld, một bác sĩ thời đó. Cặp đôi có thêm con: Walter, sinh năm 1863, là anh trai của Arnold, cũng có một chị gái. Margarethe nhỏ hơn Arnold hai tuổi nhưng chỉ sống được 10 năm do bị ảnh hưởng bởi bệnh ban đỏ.

Ngay từ khi còn nhỏ, Arnold đã tỏ ra rất yêu thích nghệ thuật và thậm chí còn rất tài năng.

Học

Mối quan tâm của ông đối với nghệ thuật được phản ánh trong các nghiên cứu mà ông thực hiện ở quê hương Königsberg. Anh thể hiện niềm đam mê đặc biệt với văn học, đặc biệt là những tác phẩm kinh điển của các tác giả Đức. Anh ta không có điểm số xuất sắc trong tất cả các môn học, mặc dù anh ta cũng không phải là một học sinh tồi.

Trước khi bắt đầu học đại học, ý tưởng nảy sinh trong đầu anh là cống hiến hết mình cho ngành xây dựng, lĩnh vực mà một thành viên trong gia đình anh đã làm việc.

Vấn đề duy nhất mà Sommerfeld nhận thấy là để làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật dân dụng, anh ta sẽ phải rời quê hương của mình và định cư tại một thành phố có trường đại học kỹ thuật nơi các nghiên cứu được giảng dạy sẽ phục vụ cho sự nghiệp của anh ta.

Tại Đại học Albert Königsberg, được đặt theo tên người sáng lập, ông không thể học kỹ thuật. Nhưng vì anh ấy không chắc chắn lắm về nghề nghiệp mình muốn chọn, nên việc di chuyển đã lùi lại và anh ấy muốn ở gần gia đình hơn.

Giai đoạn đại học

Trong học kỳ đầu tiên, anh ấy đã tự định hướng về các khóa học được giảng dạy tại trường. Ông đã đăng ký các khóa học về kinh tế học, chính sách kinh tế, dân tộc học, đảng phái chính trị, giải tích, luật dân sự Đức, phê bình Kant và các nguyên tắc cơ bản về đạo đức.

Sau khi kết thúc học kỳ đầu tiên đó, Sommerfeld bắt đầu tập trung vào chương trình giảng dạy của mình vào các khóa học có nền tảng kỹ thuật hơn, nhưng ông vẫn tiếp tục mà không tập trung vào lĩnh vực vật lý. Trên thực tế, mối quan tâm chính của ông là trong lĩnh vực toán học.

Anh ấy đã dành sáu năm đại học, lấy bằng Tiến sĩ và có được sự tự tin để đối mặt với tương lai của mình. Trong số các giáo sư của mình, ông kể ra những nhân vật nổi tiếng như Ferdinand von Lindemann, Adolf Hurwitz, David Hilbert và nhà vật lý Emil Wiechert.

Giai đoạn quân sự

Sau khi hoàn thành chương trình học đại học, Sommerfeld đã hoàn thành nghĩa vụ của mình trong quân đội với tư cách là tình nguyện viên trong một năm. Anh là một phần của trung đoàn bộ binh tại Königsberg, mặc dù đó không phải là công việc mà anh rất thích; ông coi công việc quân sự của một người lính như một thứ gì đó tẻ nhạt.

Một trong những lợi thế của việc huấn luyện cho trung đoàn bộ binh là nó ở Königsberg và do đó ở gần nhà. Thậm chí, do tính chất công việc tự nguyện, anh có thể ngủ ở nhà.

Cuộc đua

Sau khi hoàn thành nghĩa vụ trong quân đội và sau khi lấy bằng tiến sĩ, ông chuyển đến Göttingen vào năm 1891 để làm việc tại Đại học của thành phố đó. Tại Göttingen, ông dạy một số lớp về toán và vật lý lý thuyết. Ông cũng từng là trợ lý cho Felix Klein, một nhà toán học nổi tiếng thời bấy giờ.

Đến năm 1897, ông đến Đại học Clausthal Zellerfeld, ở Goslar, nơi ông cũng giảng dạy trong ba năm trước khi chuyển đến Aachen. Tại trường đại học của thành phố, ông là giáo sư kỹ thuật.

Là giáo sư vật lý lý thuyết ở Munich, từ năm 1906 đến năm 1931, đó là lúc ông hoàn thành các công trình phù hợp nhất của mình. Ông đến Munich để thay thế nhà vật lý Ludwig Boltzmann làm giáo sư vật lý lý thuyết. Ngoài ra, ông còn phụ trách chỉ đạo của Viện Giáo dục Lý thuyết ở Munich trong trường Đại học của bang.

Tử vong

Arnold Sommerfeld qua đời vào ngày 26 tháng 4 năm 1951. Cái chết của ông xảy ra ở Munich, nơi ông bị tai nạn giao thông khi đang đi dạo cùng các cháu của mình.

Vào cuối tháng 3, nhà vật lý người Đức đang đi dạo quanh nhà ở Munich với cháu của mình thì bị một chiếc ô tô đâm. Sau mười ngày, anh ta bất tỉnh và ngay sau đó anh ta chết vì những vết thương mà anh ta phải chịu do tai nạn.

Mô hình nguyên tử

Công việc chính của ông xảy ra vào năm 1915 khi cùng với nhà vật lý Đan Mạch Niels Bohr, ông chịu trách nhiệm biến đổi một số khía cạnh của lý thuyết nguyên tử. Đối với điều này, cả hai nhà khoa học đều dựa vào các lý thuyết khác, chẳng hạn như lượng tử và tương đối tính.

Động lực của ông dựa trên thực tế là lý thuyết nguyên tử có sai sót khi giải thích nguyên tử phức tạp là gì

Trong các ý tưởng mà Sommerfeld và Bohr nêu ra, họ giải thích rằng các quỹ đạo tạo bởi các electron có hình dạng elip. Ngoài ra, những quỹ đạo này còn có một số lượng tử khác, được coi là thứ yếu.

Tầm quan trọng của những số lượng tử này, cả số phụ và số chính mà Bohr thu được, là ông đã xác định được liệu electron có momen động lượng hay không. Điều này có liên quan vì nó cho phép chúng tôi xác định xem electron có động năng hay không.

Ông cũng nói về sự hiện diện của số lượng tử thứ ba, được gọi là từ tính. Con số này có chức năng xác định độ nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo.

Vào năm 1916, nhà vật lý người Đức Friedrich Paschen đã chỉ ra rằng ý tưởng của Sommerfeld là đúng, nhưng nó không phải là một lý thuyết chính xác vì nó không giải quyết được một số vấn đề.

các vấn đề

Hệ thống tuần hoàn của các nguyên tố và hành vi ở cấp độ hóa học mà họ có được đã được giải thích tốt hơn nhờ vào mô hình nguyên tử được gọi là Bohr-Sommerfeld. Nhưng sự đóng góp của các nghiên cứu khác cũng cần thiết cho việc này. Ví dụ, nó được hưởng lợi từ những khám phá tiếp theo.

Giống như Wolfgang Pauli, vào năm 1924, người đã phát biểu rằng sự hiện diện của hai electron không thể xảy ra cùng một lúc nếu chúng có cùng số lượng tử. Hơn nữa, số lượng tử thứ tư được giới thiệu vào năm 1924 nhờ những tiến bộ của Goudsmit và Unlenbeck.

Chính những ý tưởng của cơ học lượng tử sóng đã cho phép phân tích quang phổ tốt hơn. Cuối cùng, mô hình Bohr-Sommerfeld này sau đó đã được thay thế bởi một mô hình dựa trên cơ học sóng.

Đóng góp khác

Công việc của Sommerfeld cho phép ông phát triển nhiều ý tưởng hơn trong lĩnh vực này. Trong số các ứng dụng của lý thuyết này vào các vấn đề kỹ thuật, lý thuyết do ông phát triển về ma sát chất bôi trơn và những đóng góp của ông cho điện báo không dây được biết đến nhiều nhất.

Những đóng góp của ông trong các lĩnh vực khác cũng có liên quan, đặc biệt là khi ông nghiên cứu về lý thuyết điện từ học cổ điển.

Công việc của ông như một giáo viên cũng là một đóng góp lớn cho giới khoa học. Từ năm 1906, khi đến Đại học Munich, ông đã đào tạo nhiều thế hệ nhà vật lý lý thuyết. Học sinh của ông bao gồm tám người đoạt giải Nobel.

Điều quan trọng là giới thiệu các số lượng tử thứ hai và thứ ba, nhưng cũng là lý thuyết về sóng tia X.

Trong giai đoạn cuối của sự nghiệp, cầu thủ người Đức phụ trách việc sử dụng cơ học thống kê để giải thích một số hành vi. Cụ thể, ông giải thích các tính chất điện tử mà kim loại có.

Ông đã có một vai trò nổi bật trong việc thành lập Tạp chí Vật lý vào năm 1920. Ấn phẩm này phục vụ cho việc xuất bản và hiệu đính nhiều công trình trong lĩnh vực vật lý.

Các tác phẩm đã xuất bản

Sommerfeld đã xuất bản một số tác phẩm trong suốt sự nghiệp của mình. Hai tác phẩm của ông là nổi bật nhất, đó là trường hợp Nguyên tử và quang phổ vạch và cuốn Nhập môn vật lý lý thuyết.

Tổng cộng có hơn 10 cuốn sách đã được tác giả, một số cuốn có vài tập. Ngoài nhiều bài báo ông viết về những ý tưởng và khám phá của mình.

giải Nobel

Sommerfeld là nhân vật chính của một trong những trường hợp gây tò mò nhất trong giới khoa học. Bất chấp tất cả những đóng góp của mình, ông chưa bao giờ được trao giải Nobel vật lý.

Còn tò mò hơn nữa nếu bạn tính rằng ông là nhà vật lý có nhiều đề cử nhất trong lịch sử giải Nobel. Nó có tổng cộng 84 ứng cử viên, được tích lũy từ những năm 1917 đến 1951.

Chỉ trong năm 1929, ông đã có chín đề cử. Và năm ông chết ông đã nhận được thêm bốn.

Mặc dù chưa bao giờ nhận được Giải thưởng, nhưng ông đã vinh dự là nhà vật lý có nhiều học sinh đoạt giải nhất.

Người giới thiệu

1. Arnold Sommerfeld - Nhà vật lý người Đức. Phục hồi từ britannica.com
2. Beléndez, A. (2017). Sommerfeld: Ứng cử viên Nobel Vĩnh viễn. Đã khôi phục từ bbvaopenmind.com
3. Eckert, M. (2013). Arnold Sommerfeld. New York, NY: Springer.
4. Izquierdo Sañudo, M. (2013). Sự tiến hóa lịch sử của các nguyên tắc hóa học. : Uned - Đại học Quốc gia.
5. Seth, S. (2010). Chế tạo lượng tử. Cambridge, Mass .: MIT Press.