NIELS BOHR: BIOGRAPHIE UND BEITRÄGE - WISSENSCHAFT - 2025

Niels Bohr (1885-1962) war ein dänischer Physiker, der 1922 für seine Forschungen zur Struktur von Atomen und ihren Strahlungswerten den Nobelpreis für Physik erhielt. Aufgewachsen und ausgebildet in europäischen Ländern, an den renommiertesten englischen Universitäten, war Bohr auch ein renommierter Forscher und neugierig auf Philosophie.

Er arbeitete mit anderen renommierten Wissenschaftlern und Nobelpreisträgern wie JJ Thompson und Ernest Rutherford zusammen, die ihn ermutigten, seine Forschung im Atombereich fortzusetzen.

Bohrs Interesse an der Atomstruktur veranlasste ihn, zwischen den Universitäten zu wechseln, um eine zu finden, die ihm den Raum geben würde, seine Forschung zu seinen eigenen Bedingungen zu entwickeln.

Niels Bohr ging von den Entdeckungen von Rutherford aus und entwickelte sie weiter, bis er sie selbst prägen konnte.

Bohr hatte eine Familie mit mehr als sechs Kindern, war Tutor anderer wissenschaftlicher Persönlichkeiten wie Werner Heisenberg und Präsident der Königlich Dänischen Akademie der Wissenschaften sowie Mitglied anderer wissenschaftlicher Akademien auf der ganzen Welt.

Biografie

Niels Bohr wurde am 7. Oktober 1885 in Kopenhagen, der Hauptstadt Dänemarks, geboren. Niels 'Vater hieß Christian und war Professor für Physiologie an der Universität Kopenhagen.

Niels 'Mutter war Ellen Adler, deren Familie wirtschaftlich privilegiert war und Einfluss auf das dänische Bankenumfeld hatte. Niels 'familiäre Situation ermöglichte ihm den Zugang zu einer Ausbildung, die zu dieser Zeit als privilegiert galt.

Studien

Niels Bohr interessierte sich für Physik und studierte sie an der Universität von Kopenhagen, von der er 1911 einen Master in Physik erhielt. Später reiste er nach England, wo er am Cavendish Laboratory der Universität von Cambridge studierte.

Die Hauptmotivation für das Studium dort war die Anleitung von Joseph John Thomson, einem Chemiker englischer Herkunft, der 1906 den Nobelpreis für die Entdeckung des Elektrons erhielt, insbesondere für die Studien, die er über die Bewegung von Elektrizität durch Gase durchführte .

Bohrs Absicht war es, seine Doktorarbeit ins Englische zu übersetzen, was genau mit dem Studium der Elektronen zusammenhängt. Thomson zeigte jedoch kein wirkliches Interesse an Bohr, weshalb dieser sich entschied, dort abzureisen und seine Weichen für die Universität von Manchester zu stellen.

Beziehung zu Ernest Rutherford

Während seines Studiums an der Universität von Manchester hatte Niels Bohr die Gelegenheit, sich mit dem britischen Physiker und Chemiker Ernest Rutherford auszutauschen. Er war auch Thomsons Assistent gewesen und hatte später den Nobelpreis gewonnen. Bohr hat viel von Rutherford gelernt, insbesondere auf dem Gebiet der Radioaktivität und der Modelle des Atoms.

Im Laufe der Zeit wuchs die Zusammenarbeit zwischen den beiden Wissenschaftlern und ihre Freundschaft wuchs. Eines der Ereignisse, bei denen beide Wissenschaftler im experimentellen Bereich interagierten, bezog sich auf das von Rutherford vorgeschlagene Modell des Atoms.

Dieses Modell war im konzeptuellen Bereich wahr, aber es war nicht möglich, es zu konzipieren, indem man es in die Gesetze der klassischen Physik einrahmte. Vor diesem Hintergrund wagte Bohr zu sagen, dass der Grund dafür war, dass die Dynamik der Atome nicht den Gesetzen der klassischen Physik unterlag.

Nordisches Institut für Theoretische Physik

Niels Bohr galt als schüchterner und introvertierter Mann, doch eine Reihe von Aufsätzen, die er 1913 veröffentlichte, brachte ihm im wissenschaftlichen Bereich breite Anerkennung ein, was ihn zu einer anerkannten Persönlichkeit des öffentlichen Lebens machte. Diese Aufsätze bezogen sich auf seine Vorstellung von der Struktur des Atoms.

1916 reiste Bohr nach Kopenhagen und begann dort in seiner Heimatstadt, theoretische Physik an der Universität von Kopenhagen zu unterrichten, wo er studierte.

In dieser Position und dank des zuvor erworbenen Ruhms erhielt Bohr das ausreichende Geld, um 1920 das Nordische Institut für Theoretische Physik zu schaffen.

Der dänische Physiker leitete dieses Institut von 1921 bis 1962, dem Jahr, in dem er starb. Später änderte das Institut seinen Namen und wurde zu Ehren seines Gründers Niels-Bohr-Institut genannt.

Sehr bald wurde dieses Institut zu einer Referenz in Bezug auf die wichtigsten Entdeckungen, die zu der Zeit im Zusammenhang mit dem Atom und seiner Konformation gemacht wurden.

In kurzer Zeit war das Nordische Institut für Theoretische Physik mit anderen Universitäten mit mehr Tradition in der Region auf Augenhöhe, wie den deutschen Universitäten Göttingen und München.

Kopenhagener Schule

Die 1920er Jahre waren für Niels Bohr sehr wichtig, da er in diesen Jahren zwei der Grundprinzipien seiner Theorien herausgab: das 1923 herausgegebene Korrespondenzprinzip und das 1928 hinzugefügte Komplementaritätsprinzip.

Die oben genannten Prinzipien waren die Grundlage für die Gründung der Kopenhagener Schule für Quantenmechanik, auch Kopenhagener Interpretation genannt.

Diese Schule fand Gegner in großen Wissenschaftlern wie Albert Einstein selbst, der Niels Bohr nach Widerstand gegen verschiedene Ansätze als einen der besten wissenschaftlichen Forscher der Zeit anerkannte.

Andererseits erhielt er 1922 den Nobelpreis für Physik für seine Experimente zur atomaren Umstrukturierung, und im selben Jahr wurde sein einziger Sohn, Aage Niels Bohr, geboren, der schließlich an dem von Niels geleiteten Institut studierte. Später wurde er dessen Direktor und erhielt 1975 den Nobelpreis für Physik.

In den 1930er Jahren ließ sich Bohr in den USA nieder und konzentrierte sich auf die Bekanntmachung des Bereichs der Kernspaltung. In diesem Zusammenhang bestimmte Bohr die spaltbare Eigenschaft von Plutonium.

Am Ende dieses Jahrzehnts, 1939, kehrte Bohr nach Kopenhagen zurück und erhielt die Ernennung zum Präsidenten der Königlich Dänischen Akademie der Wissenschaften.

Zweiter Weltkrieg

1940 war Niels Bohr in Kopenhagen und musste infolge des Zweiten Weltkriegs drei Jahre später zusammen mit seiner Familie nach Schweden fliehen, da Bohr jüdischer Herkunft war.

Von Schweden aus reiste Bohr in die USA. Dort ließ er sich nieder und schloss sich dem Team für das Manhattan-Projekt an, das die erste Atombombe produzierte. Dieses Projekt wurde in einem Labor in Los Alamos, New Mexico, durchgeführt und während seiner Teilnahme an diesem Projekt änderte Bohr seinen Namen in Nicholas Baker.

Heimkehr und Tod

Am Ende des Zweiten Weltkriegs kehrte Bohr nach Kopenhagen zurück, wo er erneut Direktor des Nordischen Instituts für Theoretische Physik wurde und sich immer für die Anwendung der Atomenergie mit nützlichen Zielen einsetzte, wobei er stets nach Effizienz in verschiedenen Prozessen suchte.

Diese Neigung ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Bohr sich des großen Schadens bewusst war, der durch das, was er entdeckte, verursacht werden konnte, und gleichzeitig wusste er, dass es einen konstruktiveren Nutzen für diese Art von mächtiger Energie gibt. Ab den 1950er Jahren widmete sich Niels Bohr Konferenzen, die sich mit der friedlichen Nutzung der Atomenergie befassten.

Wie bereits erwähnt, hat Bohr die Größe der Atomenergie nicht verfehlt. Er setzte sich nicht nur für deren ordnungsgemäße Nutzung ein, sondern legte auch fest, dass die Regierungen sicherstellen sollten, dass diese Energie nicht destruktiv genutzt wird.

Dieser Begriff wurde 1951 in einem Manifest eingeführt, das zu dieser Zeit von mehr als hundert renommierten Forschern und Wissenschaftlern unterzeichnet wurde.

Als Folge dieser Aktion und seiner früheren Arbeit zugunsten der friedlichen Nutzung der Atomenergie verlieh ihm die Ford Foundation 1957 den Atoms for Peace-Preis, der an Persönlichkeiten vergeben wurde, die die positive Nutzung dieser Art von Energie fördern wollten.

Niels Bohr starb am 18. November 1962 in seiner Heimatstadt Kopenhagen im Alter von 77 Jahren.

Beiträge und Entdeckungen von Niels Bohr

Bohr und Albert Einstein

Modell und Struktur des Atoms

Das Atommodell von Niels Bohr gilt als einer seiner größten Beiträge zur Welt der Physik und Wissenschaft im Allgemeinen. Er war der erste, der das Atom als positiv geladenen Kern zeigte, der von umlaufenden Elektronen umgeben ist.

Bohr gelang es, den internen Arbeitsmechanismus eines Atoms zu entdecken: Elektronen können sich unabhängig um den Kern drehen. Die Anzahl der im äußeren Orbit des Kerns vorhandenen Elektronen bestimmt die Eigenschaften des physikalischen Elements.

Um dieses Atommodell zu erhalten, wandte Bohr die Quantentheorie von Max Planck auf das von Rutherford entwickelte Atommodell an und erhielt als Ergebnis das Modell, das ihm den Nobelpreis einbrachte. Bohr präsentierte die Atomstruktur als kleines Sonnensystem.

Quantenkonzepte auf atomarer Ebene

Was dazu führte, dass Bohrs Atommodell als revolutionär angesehen wurde, war die Methode, mit der er es erreichte: die Anwendung quantenphysikalischer Theorien und ihre Wechselbeziehung mit atomaren Phänomenen.

Mit diesen Anwendungen konnte Bohr die Bewegungen der Elektronen um den Atomkern sowie die Änderungen ihrer Eigenschaften bestimmen.

Auf die gleiche Weise konnte er durch diese Konzepte eine Vorstellung davon erhalten, wie Materie Licht von ihren unmerklichsten inneren Strukturen absorbieren und emittieren kann.

Entdeckung des Satzes von Bohr-van Leeuwen

Der Satz von Bohr-van Leeuwen ist ein Satz, der auf den Bereich der Mechanik angewendet wird. Die Anwendung dieses Theorems, das 1911 zuerst von Bohr und später von van Leeuwen ergänzt wurde, konnte den Umfang der klassischen Physik von der Quantenphysik unterscheiden.

Der Satz besagt, dass die Magnetisierung, die sich aus der Anwendung der klassischen Mechanik und der statistischen Mechanik ergibt, immer Null sein wird. Bohr und van Leeuwen gelang es, bestimmte Konzepte zu erahnen, die nur durch die Quantenphysik entwickelt werden konnten.

Heute wird der Satz beider Wissenschaftler erfolgreich in Bereichen wie Plasmaphysik, Elektromechanik und Elektrotechnik angewendet.

Prinzip der Komplementarität

Innerhalb der Quantenmechanik behauptet das von Bohr formulierte Prinzip der Komplementarität, das gleichzeitig einen theoretischen und daraus resultierenden Ansatz darstellt, dass Objekte, die Quantenprozessen ausgesetzt sind, komplementäre Zuschreibungen haben, die nicht gleichzeitig beobachtet oder gemessen werden können.

Dieses Prinzip der Komplementarität geht aus einem anderen von Bohr entwickelten Postulat hervor: der Kopenhagener Interpretation; grundlegend für die Erforschung der Quantenmechanik.

Kopenhagener Interpretation

Mit Hilfe der Wissenschaftler Max Born und Werner Heisenberg entwickelte Niels Bohr diese Interpretation der Quantenmechanik, die es ermöglichte, einige der Elemente, die mechanische Prozesse ermöglichen, sowie deren Unterschiede aufzuklären. Es wurde 1927 formuliert und gilt als traditionelle Interpretation.

Nach der Kopenhagener Interpretation haben physikalische Systeme keine bestimmten Eigenschaften, bevor sie Messungen unterzogen werden, und die Quantenmechanik kann nur die Wahrscheinlichkeiten vorhersagen, mit denen die durchgeführten Messungen bestimmte Ergebnisse liefern.

Struktur des Periodensystems

Durch seine Interpretation des Atommodells konnte Bohr das Periodensystem der damals existierenden Elemente detaillierter strukturieren.

Er konnte feststellen, dass die chemischen Eigenschaften und die Bindungskapazität eines Elements eng mit seiner Valenzladung zusammenhängen.

Bohrs Arbeiten zum Periodensystem führten zur Entwicklung eines neuen Feldes der Chemie: der Quantenchemie.

In ähnlicher Weise erhält das als Bor (Bohrium, Bh) bekannte Element seinen Namen als Hommage an Niels Bohr.

Kernreaktionen

Mithilfe eines vorgeschlagenen Modells konnte Bohr die Mechanismen von Kernreaktionen in einem zweistufigen Prozess vorschlagen und etablieren.

Durch das Beschießen von Partikeln mit niedriger Energie wird ein neuer Kern mit geringer Stabilität gebildet, der schließlich Gammastrahlen emittiert, während seine Integrität abnimmt.

Diese Entdeckung von Bohr galt lange Zeit als Schlüssel im wissenschaftlichen Bereich, bis sie Jahre später von einem seiner Söhne, Aage Bohr, bearbeitet und verbessert wurde.

Erklärung der Kernspaltung

Die Kernspaltung ist ein Kernreaktionsprozess, bei dem sich der Atomkern in kleinere Teile zu teilen beginnt.

Dieser Prozess ist in der Lage, große Mengen an Protonen und Photonen zu erzeugen und gleichzeitig und konstant Energie freizusetzen.

Niels Bohr entwickelte ein Modell, das es ermöglichte, den Kernspaltungsprozess einiger Elemente zu erklären. Dieses Modell bestand aus der Beobachtung eines Flüssigkeitstropfens, der die Struktur des Kerns darstellen würde.

Auf die gleiche Weise, wie die integrale Struktur eines Tropfens in zwei ähnliche Teile unterteilt werden kann, gelang es Bohr zu zeigen, dass dasselbe mit einem Atomkern geschehen kann, der in der Lage ist, neue Prozesse der Bildung oder Verschlechterung auf atomarer Ebene zu erzeugen.

Verweise

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