Niels Bohr

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chi era niels bohrBohr nacque a Copenaghen nel 1885. Si laureò all’Università di Copenaghen nel 1911. Si trasferì poi all’Università di Manchester, in Inghilterra, dove studiò con Ernest Rutherford, e fu l’inizio di un percorso che lo rese un uomo importante per la storia della scienza.

Rutherford, altro importante personaggio per la fisica, aveva presentato da poco la sua teoria dell’atomo: descriveva l’atomo come un sistema solare in miniatura, con un nucleo positivo al centro ed elettroni negativi che ruotano attorno come fossero pianeti. Questo modello non era molto convincente perché in realtà se così fosse, gli elettroni cadrebbero attratti dal nucleo come una calamita attrae il metallo, distruggendo così l’atomo.

Così Bohr ritoccò la teoria, pubblicando il suo nuovo modello di struttura atomica: secondo Bohr gli elettroni orbitano attorno ad un nucleo centrale, ma su orbite fisse e ben definite. Ogni orbita inoltre, corrisponde ad un determinato “livello energetico”. Non esistono orbite intermedie, ma solo orbite precise e ben definite. Si spinse poi a dedurre che gli elettroni potessero saltare ad orbite piu alte assorbendo energia dall’esterno, oppure ritornare in orbite piu basse rilasciando l’energia posseduta. Questo venne poi approfondito e dimostrato da Einstein come “effetto fotoelettrico” (per questo Einstein ricevette il premio Nobel). Le orbite con livelli di energia ben definite furono a tutti gli effetti tra le basi per lanciare la meccanica quantistica. Divenne poi professore all’Università di Copenaghen, e successivamente direttore di un istituto di recentissima costruzione (all’epoca), dedicato direttamente a lui. Abitava in un grande appartamento sopra l’istituto. Fu il punto di riferimento per i fisici teorici negli anni venti e trenta.

Mentre un altro famoso pioniere della meccanica quantistica, Heisenberg, presentava il suo concetto di indeterminazione, Bohr a sua volta lo completò con il concetto di “complementarità”.

Il principio di indeterminazione di Heisenberg dice che osservando il comportamento delle particelle che compongono gli atomi, per esempio gli elettroni, se si cerca di misurare con precisione la posizione di una particella ecco che perdiamo precisione nella sua misura della velocità (e viceversa). Perciò non possiamo sapere con esattezza sia la posizione che la velocità di una particella. Il principio di complementarità di Bohr invece analizza appunto come sia possibile misurare solo uno di questi parametri, perdendo di consenguenza la misurazione dell’altro, come allo stesso modo se rileviamo la luce come particella non possiamo misurarla come onda e viceversa. Il principio di complementarità e il principio di indeterminazione sarebbero stati i pilastri portanti della grande interpretazione fisica “ufficiale” della meccanica quantistica, l’interpretazione di Copenaghen.
L’interpretazione di Copenaghen fu attaccata da Albert Einstein, il quale non credeva che la natura potesse essere così imprevedibile. Egli pensava alla natura come un sistema perfettamente ordinato di leggi naturali semplici e deterministiche. Per questo Einstein e Bohr ebbero vivaci discussioni sui fondamenti fisici e filosofici del mondo naturale.

Il più famoso allievo di Bohr, Werner Karl Heisenberg, fu inoltre per due anni alla testa del programma nucleare tedesco, il progetto del regime nazista finalizzato alla costruzione della bomba atomica. Anche se il ruolo effettivamente avuto da Heisenberg nel programma nucleare tedesco è ancora oggetto di discussione, la sua collaborazione con i nazisti mise fine all’amicizia con Bohr.

Nel settembre 1943, durante l’occupazione nazista della Danimarca, Niels Bohr fuggì in Svezia per evitare l’arresto da parte della polizia tedesca e da lì a Londra. Nel novembre dello stesso anno, invece, Bohr e il figlio Aage si trasferirono negli Stati Uniti, prima a New York e poi a Los Alamos, dove, oltre alla sua competenza in materia, risultò importante per informare gli altri scienziati del progetto sullo stato di avanzamento dei progetti nucleari tedeschi.
Dopo la guerra tornò a Copenaghen e sostenne l’uso pacifico dell’energia nucleare. Nel 1957, su iniziativa sua e del politico svedese Torsten Gustafsson, nacque il NORDITA, l’Istituto Nordico per la Fisica Teorica, con sede a Copenaghen. Morì nella capitale danese nel 1962.

Aage Niels Bohr (1922-2009) figlio di Bohr, è stato un Premio Nobel per la fisica nel 1975.

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