NIELS BOHR: TIỂU SỬ VÀ NHỮNG ĐÓNG GÓP - KHOA HỌC - 2026

Niels Bohr (1885-1962) là nhà vật lý người Đan Mạch, người được trao giải Nobel Vật lý năm 1922 cho công trình nghiên cứu liên quan đến cấu trúc của nguyên tử và mức độ bức xạ của chúng. Lớn lên và học hành tại các vùng đất châu Âu, trong các trường đại học danh tiếng nhất của Anh, Bohr còn là một nhà nghiên cứu nổi tiếng và ham học hỏi về triết học.

Ông đã làm việc cùng với các nhà khoa học nổi tiếng khác và những người đoạt giải Nobel, như JJ Thompson và Ernest Rutherford, những người đã khuyến khích ông tiếp tục nghiên cứu trong lĩnh vực nguyên tử.

Sự quan tâm của Bohr đối với cấu trúc nguyên tử đã khiến ông phải di chuyển giữa các trường đại học để tìm một trường có thể cho ông không gian để phát triển nghiên cứu của mình theo cách riêng của mình.

Niels Bohr bắt đầu từ những khám phá của Rutherford và tiếp tục phát triển chúng cho đến khi ông có thể ghi dấu ấn của riêng mình vào chúng.

Bohr đến với một gia đình có hơn sáu người con, là gia sư của các nhà khoa học lỗi lạc khác như Werner Heisenberg và chủ tịch của Học viện Khoa học Hoàng gia Đan Mạch, cũng như thành viên của các viện hàn lâm khoa học khác trên thế giới.

Tiểu sử

Niels Bohr sinh ngày 7 tháng 10 năm 1885 tại Copenhagen, thủ đô của Đan Mạch. Cha của Niels tên là Christian và ông là giáo sư sinh lý học tại Đại học Copenhagen.

Về phần mình, mẹ của Niels là Ellen Adler, người có gia đình đặc quyền về kinh tế, có ảnh hưởng trong môi trường ngân hàng Đan Mạch. Hoàn cảnh gia đình của Niels cho phép anh ta được tiếp cận với một nền giáo dục được coi là đặc quyền vào thời điểm đó.

Học

Niels Bohr bắt đầu quan tâm đến vật lý và nghiên cứu nó tại Đại học Copenhagen, từ đó ông lấy bằng thạc sĩ vật lý năm 1911. Sau đó, ông đến Anh, nơi ông nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Cavendish của Đại học Cambridge.

Động lực chính để nghiên cứu ở đó là nhận được sự hướng dẫn của Joseph John Thomson, một nhà hóa học người Anh, người đã nhận giải Nobel năm 1906 cho việc phát hiện ra electron, đặc biệt cho các nghiên cứu mà ông đã thực hiện về cách điện di chuyển qua chất khí. .

Ý định của Bohr là dịch luận án tiến sĩ của mình sang tiếng Anh, chính xác là có liên quan đến nghiên cứu về electron. Tuy nhiên, Thomson không thực sự quan tâm đến Bohr, đó là lý do tại sao sau này quyết định rời khỏi đó và bắt đầu khóa học của mình cho Đại học Manchester.

Mối quan hệ với Ernest Rutherford

Khi ở Đại học Manchester, Niels Bohr có cơ hội chia sẻ với nhà vật lý và hóa học người Anh Ernest Rutherford. Ông cũng từng là trợ lý của Thomson và sau đó đã đoạt giải Nobel. Bohr đã học được rất nhiều điều từ Rutherford, đặc biệt là trong lĩnh vực phóng xạ và mô hình nguyên tử.

Với thời gian trôi qua, sự hợp tác giữa hai nhà khoa học ngày càng lớn và tình bạn của họ ngày càng phát triển. Một trong những sự kiện mà cả hai nhà khoa học tương tác trong lĩnh vực thí nghiệm có liên quan đến mô hình nguyên tử do Rutherford đề xuất.

Mô hình này đúng trong lĩnh vực khái niệm, nhưng không thể hình dung nó bằng cách đóng khung nó vào các định luật vật lý cổ điển. Với điều này, Bohr dám nói rằng lý do của điều này là do động lực học của các nguyên tử không tuân theo các định luật vật lý cổ điển.

Viện Vật lý lý thuyết Bắc Âu

Niels Bohr được coi là một người nhút nhát và sống nội tâm, nhưng một loạt các bài luận mà ông xuất bản năm 1913 đã giúp ông được công nhận rộng rãi trong lĩnh vực khoa học, khiến ông trở thành một nhân vật được công chúng công nhận. Những bài luận này liên quan đến quan niệm của ông về cấu trúc của nguyên tử.

Năm 1916, Bohr đi du lịch đến Copenhagen và tại quê hương của mình, ông bắt đầu dạy vật lý lý thuyết tại Đại học Copenhagen, nơi ông đã theo học.

Ở vị trí đó và nhờ vào danh tiếng đã có trước đó, Bohr có được số tiền đủ cần thiết để thành lập Viện Vật lý Lý thuyết Bắc Âu vào năm 1920.

Nhà vật lý Đan Mạch đã chỉ đạo viện này từ năm 1921 đến năm 1962, năm ông qua đời. Sau đó, viện đổi tên và được gọi là Viện Niels Bohr, để vinh danh người sáng lập.

Rất nhanh chóng, viện này đã trở thành một tài liệu tham khảo về những khám phá quan trọng nhất đã được thực hiện vào thời điểm đó liên quan đến nguyên tử và cấu trúc của nó.

Trong một thời gian ngắn, Viện Vật lý Lý thuyết Bắc Âu đã ngang hàng với các trường đại học khác có truyền thống hơn trong khu vực, chẳng hạn như các trường đại học Göttingen và Munich của Đức.

Trường Copenhagen

Những năm 1920 rất quan trọng đối với Niels Bohr, vì trong những năm đó, ông đã đưa ra hai nguyên tắc cơ bản trong lý thuyết của mình: nguyên tắc tương ứng, được ban hành vào năm 1923 và nguyên tắc bổ sung, được bổ sung vào năm 1928.

Các nguyên tắc nói trên là cơ sở mà Trường phái Cơ học lượng tử Copenhagen, còn được gọi là Cách giải thích Copenhagen, bắt đầu hình thành.

Trường phái này đã tìm thấy đối thủ ở các nhà khoa học vĩ đại như Albert Einstein, người, sau khi phản đối các cách tiếp cận khác nhau, cuối cùng đã công nhận Niels Bohr là một trong những nhà nghiên cứu khoa học xuất sắc nhất thời bấy giờ.

Mặt khác, vào năm 1922, ông nhận giải Nobel Vật lý cho các thí nghiệm liên quan đến sự tái cấu trúc nguyên tử, và cùng năm đó con trai duy nhất của ông, Aage Niels Bohr, ra đời, người cuối cùng đã nghiên cứu tại học viện do Niels chủ trì. Sau đó, ông trở thành giám đốc của nó và ngoài ra, vào năm 1975, ông đã nhận được giải Nobel Vật lý.

Trong những năm 1930, Bohr định cư ở Hoa Kỳ và tập trung vào việc công khai lĩnh vực phân hạch hạt nhân. Chính trong bối cảnh này, Bohr đã xác định đặc tính có thể phân hạch của plutonium.

Vào cuối thập kỷ đó, vào năm 1939, Bohr trở lại Copenhagen và được bổ nhiệm làm chủ tịch của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Đan Mạch.

Chiến tranh thế giới thứ hai

Năm 1940, Niels Bohr ở Copenhagen và do hậu quả của Chiến tranh thế giới thứ hai, ba năm sau, ông buộc phải cùng gia đình chạy sang Thụy Điển, vì Bohr có nguồn gốc Do Thái.

Từ Thụy Điển, Bohr đến Hoa Kỳ. Tại đây, ông định cư và tham gia nhóm cộng tác cho Dự án Manhattan, nơi sản xuất quả bom nguyên tử đầu tiên. Dự án này được thực hiện trong một phòng thí nghiệm ở Los Alamos, New Mexico, và trong quá trình tham gia dự án này, Bohr đã đổi tên mình thành Nicholas Baker.

Lễ viếng và cái chết

Chiến tranh thế giới thứ hai kết thúc, Bohr trở lại Copenhagen, nơi ông trở lại làm giám đốc Viện Vật lý lý thuyết Bắc Âu và luôn ủng hộ việc ứng dụng năng lượng nguyên tử với các mục tiêu hữu ích, luôn tìm kiếm hiệu quả trong các quá trình khác nhau.

Xu hướng này là do Bohr nhận thức được thiệt hại to lớn mà những gì ông phát hiện ra có thể gây ra, đồng thời ông biết rằng có một tiện ích xây dựng hơn cho loại năng lượng rất mạnh này. Vì vậy, từ những năm 1950, Niels Bohr đã chuyên tâm tổ chức các hội nghị tập trung vào việc sử dụng năng lượng nguyên tử một cách hòa bình.

Như chúng ta đã đề cập trước đó, Bohr không bỏ lỡ tầm quan trọng của năng lượng nguyên tử, vì vậy ngoài việc ủng hộ việc sử dụng nó một cách hợp lý, ông cũng quy định rằng chính các chính phủ phải đảm bảo rằng năng lượng này không được sử dụng theo cách hủy hoại.

Khái niệm này được đưa ra vào năm 1951, trong một bản tuyên ngôn được ký bởi hơn một trăm nhà nghiên cứu và nhà khoa học nổi tiếng vào thời điểm đó.

Do hậu quả của hành động này, và công việc trước đây của ông ủng hộ việc sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình, vào năm 1957, Quỹ Ford đã trao cho ông giải thưởng Nguyên tử vì Hòa bình, trao cho những cá nhân tìm cách thúc đẩy việc sử dụng tích cực loại năng lượng này.

Niels Bohr qua đời vào ngày 18 tháng 11 năm 1962 tại quê nhà Copenhagen, hưởng thọ 77 tuổi.

Những đóng góp và khám phá của Niels Bohr

Bohr và Albert Einstein

Mô hình và cấu trúc của nguyên tử

Mô hình nguyên tử của Niels Bohr được coi là một trong những đóng góp lớn nhất của ông cho thế giới vật lý và khoa học nói chung. Ông là người đầu tiên cho thấy nguyên tử như một hạt nhân mang điện tích dương được bao quanh bởi các electron quay quanh.

Bohr đã khám phá ra cơ chế hoạt động bên trong của một nguyên tử: các electron có thể quay quanh hạt nhân một cách độc lập. Số electron có ở quỹ đạo ngoài của hạt nhân quyết định tính chất của nguyên tố vật chất.

Để có được mô hình nguyên tử này, Bohr đã áp dụng lý thuyết lượng tử của Max Planck vào mô hình nguyên tử do Rutherford phát triển, và kết quả là mô hình đã mang lại cho ông giải Nobel. Bohr đã trình bày cấu trúc nguyên tử như một hệ mặt trời nhỏ.

Khái niệm lượng tử ở cấp độ nguyên tử

Điều khiến mô hình nguyên tử của Bohr được coi là mang tính cách mạng là phương pháp mà ông sử dụng để đạt được nó: ứng dụng các lý thuyết vật lý lượng tử và mối quan hệ qua lại của chúng với các hiện tượng nguyên tử.

Với những ứng dụng này, Bohr đã có thể xác định chuyển động của các electron xung quanh hạt nhân nguyên tử, cũng như sự thay đổi tính chất của chúng.

Theo cách tương tự, thông qua những khái niệm này, ông có thể có được khái niệm về cách vật chất có khả năng hấp thụ và phát ra ánh sáng từ các cấu trúc bên trong khó nhận thấy nhất của nó.

Khám phá định lý Bohr-van Leeuwen

Định lý Bohr-van Leeuwen là một định lý áp dụng cho lĩnh vực cơ học. Được Bohr thực hiện lần đầu tiên vào năm 1911 và sau đó được bổ sung bởi van Leeuwen, ứng dụng của định lý này có thể phân biệt phạm vi của vật lý cổ điển với vật lý lượng tử.

Định lý nói rằng độ từ hóa do áp dụng cơ học cổ điển và cơ học thống kê sẽ luôn bằng không. Bohr và van Leeuwen đã cố gắng nhìn thấy một số khái niệm chỉ có thể được phát triển thông qua vật lý lượng tử.

Ngày nay định lý của cả hai nhà khoa học đều được áp dụng thành công trong các lĩnh vực như vật lý plasma, cơ điện và kỹ thuật điện.

Nguyên tắc bổ sung

Trong cơ học lượng tử, nguyên lý bổ sung do Bohr đưa ra, đại diện cho một cách tiếp cận lý thuyết và kết quả đồng thời, cho rằng các đối tượng chịu quá trình lượng tử có các quy tắc bổ sung không thể quan sát hoặc tính trung bình đồng thời.

Nguyên tắc bổ sung này được sinh ra từ một định đề khác do Bohr phát triển: cách giải thích Copenhagen; cơ bản cho việc nghiên cứu cơ học lượng tử.

Phiên dịch Copenhagen

Với sự giúp đỡ của các nhà khoa học Max Born và Werner Heisenberg, Niels Bohr đã phát triển cách giải thích cơ học lượng tử này, giúp làm sáng tỏ một số nguyên tố tạo nên các quá trình cơ học cũng như sự khác biệt của chúng. Được xây dựng vào năm 1927, nó được coi là một cách giải thích truyền thống.

Theo cách giải thích của Copenhagen, các hệ thống vật lý không có các đặc tính xác định trước khi chúng chịu các phép đo, và cơ học lượng tử chỉ có khả năng dự đoán các xác suất mà các phép đo được thực hiện sẽ mang lại kết quả nhất định.

Cấu trúc của bảng tuần hoàn

Từ cách giải thích của mình về mô hình nguyên tử, Bohr đã có thể cấu trúc bảng tuần hoàn các nguyên tố tồn tại vào thời điểm đó một cách chi tiết hơn.

Ông đã có thể phát biểu rằng các tính chất hóa học và khả năng liên kết của một nguyên tố có liên quan chặt chẽ đến điện tích hóa trị của nó.

Công việc của Bohr áp dụng cho bảng tuần hoàn đã dẫn đến sự phát triển của một lĩnh vực hóa học mới: hóa học lượng tử.

Tương tự, nguyên tố được gọi là Boron (Bohrium, Bh), nhận được tên của nó để tôn kính Niels Bohr.

Phản ứng hạt nhân

Sử dụng một mô hình được đề xuất, Bohr đã có thể đề xuất và thiết lập các cơ chế của phản ứng hạt nhân từ một quá trình hai giai đoạn.

Bằng cách bắn phá các hạt năng lượng thấp, một lõi mới, độ ổn định thấp được hình thành, cuối cùng sẽ phát ra tia gamma, trong khi tính toàn vẹn của nó bị phân rã.

Khám phá này của Bohr được coi là chìa khóa trong lĩnh vực khoa học trong một thời gian dài, cho đến khi nó được nghiên cứu và cải tiến nhiều năm sau đó bởi một trong những người con trai của ông, Aage Bohr.

Giải thích sự phân hạch hạt nhân

Phân hạch hạt nhân là một quá trình phản ứng hạt nhân, theo đó hạt nhân nguyên tử bắt đầu phân chia thành các phần nhỏ hơn.

Quá trình này có khả năng tạo ra một lượng lớn proton và photon, giải phóng năng lượng cùng lúc và liên tục.

Niels Bohr đã phát triển một mô hình có thể giải thích quá trình phân hạch hạt nhân của một số nguyên tố. Mô hình này bao gồm việc quan sát một giọt chất lỏng sẽ đại diện cho cấu trúc của hạt nhân.

Cũng giống như cách mà cấu trúc tích hợp của giọt có thể được tách thành hai phần giống nhau, Bohr đã có thể chứng minh rằng điều tương tự cũng có thể xảy ra với hạt nhân nguyên tử, có khả năng tạo ra các quá trình hình thành hoặc suy thoái mới ở cấp độ nguyên tử.

Người giới thiệu

1. Bohr, N. (1955). Con người và khoa học vật lý. Theoria: Tạp chí Quốc tế về Lý thuyết, Lịch sử và Nền tảng Khoa học, 3-8.
2. Lozada, RS (2008). Niels Bohr. Đạo luật Đại học, 36-39.
3. Nobel Phương tiện AB. (2014). Niels Bohr - Sự thật. Lấy từ Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Một bằng chứng chặt chẽ của định lý Bohr-van Leeuwen trong giới hạn bán cổ điển. RMP, 50.
5. Các biên tập viên của Encyclopædia Britannica. (Ngày 17 tháng 11 năm 2016). Mô hình hợp chất-hạt nhân. Lấy từ Encyclopedia Britannica: britannica.com.