13 feiten over natuurkundige Niels Bohr
kwantumfysica is misschien niet het meest benaderbare onderwerp, maar er is een goede kans dat je hebt gehoord van een aantal van zijn elementaire delen, zoals atomen. In het begin van de 20e eeuw ontdekte de Deense natuurkundige Niels Bohr de basisatoomstructuur—een positief geladen kern omgeven door elektronen in een baan—die de basis legde voor hoe we atomen vandaag de dag begrijpen. Hier zijn 13 dingen die je misschien niet hebt geweten over Bohr.
1. ZIJN VADER WERD DRIE KEER GENOMINEERD VOOR DE NOBELPRIJS IN TWEE JAAR.Niels Bohr, geboren in Kopenhagen in 1885, groeide op in een familie die veel waarde hecht aan wetenschap. Zijn vader Christian was hoogleraar fysiologie aan de Universiteit van Kopenhagen, en hij was vaak gastheer van collega-wetenschappers in zijn huis voor levendige discussies. De jonge Niels en zijn twee broers en zussen luisterden vaak mee, wat de jonge student waarschijnlijk inspireerde tot zijn toekomstige studies. Hoewel hij nooit won, werd Christian Bohr genomineerd voor de Nobelprijs door een collega in 1907 en door twee in 1908, allemaal voor zijn onderzoek naar de fysiologie van de ademhaling.
2. NIELS BOHR WAS EEN STELLAIRE STUDENT, MAAR EEN MIDDELMATIGE SCHRIJVER.
Bohr schreef zich in Aan de gammelholm Latin School op 7-jarige leeftijd en deed het goed in al zijn klassen, behalve voor compositie. Volgens het Niels Bohr instituut aan de Universiteit van Kopenhagen, hij draaide eens in een essay dat slechts twee zinnen bevatte: “een reis in de haven: mijn broer en ik gingen voor een wandeling in de haven. Daar zagen we Schepen landen en vertrekken.”
maar op de middelbare school corrigeerde hij fouten die hij ontdekte in zijn natuurkundeboeken. Hij blonk uit in het merendeel van zijn studies, en hij studeerde af als eerste in zijn klas. Later in zijn leven schreef hij een aantal filosofische geschriften over de natuurkunde, nadat hij zijn jeugdige afkeer van expositie had overwonnen.
3. HIJ VEROORZAAKTE EXPLOSIES IN HET SCHEIKUNDELAB VAN ZIJN UNIVERSITEIT.Bohr begon zijn universitaire studie in 1903 aan dezelfde instelling die zijn vader, de Universiteit van Kopenhagen, in dienst had. Terwijl hij aanvankelijk wiskunde en filosofie studeerde, won hij een natuurkunde wedstrijd gesponsord door de Koninklijke Deense Academie van Wetenschappen, en al snel veranderde hij zijn hoofdvak in natuurkunde. Bohr bestudeerde andere gebieden, waaronder anorganische chemie, misschien minder succesvol: Hij verdiende een reputatie voor het veroorzaken van explosies in het lab, en uiteindelijk brak een record hoeveelheid glas op de school. In 1909 behaalde hij echter een master en in 1911 een doctoraat in de natuurkunde.
4. BOHR WAS HET NIET EENS MET ZIJN PROFESSOR ‘ S “PLUM PUDDING” THEORIE.na zijn afstuderen vervolgde Bohr zijn studie aan de Universiteit van Cambridge bij J. J. Thomson, die het elektron in 1897 had ontdekt. Thomson had zijn aandacht gericht op kathodestralen, die toen werden verondersteld deel uit te maken van de ether—een theoretische, gewichtloze substantie die overal in het universum wordt gevonden. Maar uiteindelijk stelde hij vast dat de stralen deeltjes waren die nog kleiner waren dan het atoom door aan te tonen dat ze konden worden afgebogen door elektriciteit. Dit leidde Thomson om de “plum pudding” structuur van atomen voor te stellen, waarin negatief geladen elektronen zijn ingebed in een bol van positief geladen materie, zoals rozijnen in een Engelse pudding. Bohr zou later de “plum pudding” structuur met zijn atomaire model tegenspreken.
5. BOHR GENAGELD DE WARE STRUCTUUR VAN EEN ATOOM IN 1913.na het vinden van zijn werk in strijd met Thomson ‘ s, Bohr sloot zich aan bij de Manchester University lab van Ernest Rutherford, die ook had gestudeerd bij Thomson. Rutherford had de atoomkern ontdekt door een experiment waarbij hij alfadeeltjes op een dunne plaat goudfolie schoot. Omdat sommige deeltjes terugkeerden in plaats van door het goud te gaan, bepaalde hij dat het grootste deel van de massa van het atoom zich in een kleine centrale kern moet bevinden, met de elektronen eromheen.
5. BOHR GENAGELD DE WARE STRUCTUUR VAN EEN ATOOM IN 1913.na het vinden van zijn werk in strijd met Thomson ‘ s, Bohr sloot zich aan bij de Manchester University lab van Ernest Rutherford, die ook had gestudeerd bij Thomson. Rutherford had de atoomkern ontdekt door een experiment waarbij hij alfadeeltjes op een dunne plaat goudfolie schoot. Omdat sommige deeltjes terugkeerden in plaats van door het goud te gaan, bepaalde hij dat het grootste deel van de massa van het atoom zich in een kleine centrale kern moet bevinden, met de elektronen eromheen.
Dit werd de basis van zijn werk met Bohr. Het paar bestudeerde de structuur van het atoom, en Bohr stelde vast dat Rutherford ‘ s model niet helemaal correct moest zijn. Volgens de wetten van de fysica zouden de elektronen in de baan uiteindelijk in de kern moeten crashen en het atoom moeten destabiliseren. Bohr tweak uiteindelijk Rutherford ‘ s model door uit te leggen dat de elektronen rond een positief geladen kern kan springen tussen energieniveaus, die de atomen stabiliseert.
6. HIJ STICHTTE KOPENHAGEN ‘ S INSTITUUT VOOR THEORETISCHE NATUURKUNDE.op basis van zijn atoomonderzoek huurde de Universiteit van Kopenhagen Bohr in 1916 in als hoogleraar theoretische natuurkunde, toen hij nog maar 31 jaar oud was. Kort daarna begon hij aan te dringen op een nieuw instituut voor zijn vakgebied, dat onderzoekers van over de hele wereld in staat zou stellen samen te werken met Deense wetenschappers in een state-of-the-art faciliteit. Hij kreeg goedkeuring, en het Instituut geopend in 1921 met Bohr die als directeur. (Zijn wiskundige broer Harald, een voormalig Olympisch voetballer, zou gaan op de universiteit wiskundige Instituut naast de deur negen jaar later te openen.) In 1965 de universiteit omgedoopt tot de faciliteit de Niels Bohr Institute, en vandaag meer dan 1000 medewerkers en studenten werken en studeren er.
7. BOHR WON DE NOBELPRIJS OP HETZELFDE MOMENT—EN OP HETZELFDE GEBIED—ALS ALBERT EINSTEIN.Bohr en Einstein waren niet alleen tijdgenoten; ze waren goede vrienden die deelnamen aan een reeks gesprekken over natuurkunde in de loop van decennia, met name op de Solvay–conferenties van 1927 die nu bekend staan als de Bohr-Einstein debatten. Ze argumenteerden twee zeer verschillende posities met betrekking tot de observaties van elektronen die zich gedragen als een deeltje in sommige experimenten en een golf in anderen, hoewel een elektron niet in staat zou moeten zijn om beide te zijn. Bohr theoretiseerde het concept van complementariteit om het fenomeen uit te leggen—dat wil zeggen, iets kan twee dingen in een keer, maar we kunnen alleen observeren een van die dingen op een moment. In de vaststelling van een fundamenteel principe van de kwantummechanica, Bohr betoogde dat de handeling van observatie van deeltjes hen tot bestaan brengt, die bekend staat als de Kopenhagen interpretatie.
Einstein, daarentegen, stelde dat deeltjes bestaan, ongeacht of we ze actief observeren of niet. (Stel je een zeer complexe versie van de “als een boom valt in het bos” vraag. Zelfs met hun tegengestelde theorieën, werden beide bekroond met de Nobelprijs voor de natuurkunde in 1922: Bohr voor zijn atoommodel, en Einstein voor zijn werk over het foto-elektrische effect (in plaats van zijn toen controversiële relativiteitstheorie). Dus hoe kregen de twee natuurkundigen prijzen voor hetzelfde ding in hetzelfde jaar? Einstein kreeg een jaar te laat de prijs van 1921, vanwege een technisch detail.
8. DE CARLSBERG BROUWERIJ GAF BOHR ONBEPERKT GRATIS BIER.de Deense biergigant Carlsberg, bekend om zijn eigen laboratoria om de studie van natuurwetenschappen te promoten, nodigde Bohr uit om in zijn ereverblijf te wonen, een huis in de buurt van zijn productiefaciliteiten dat aan een verdienstelijke kunstenaar, wetenschapper of schrijver voor het leven werd gegeven. Het had een kraan direct aangesloten op de brouwerij voor gratis bier. In 1932 trok Bohr en zijn familie in, en bleef voor de volgende 30 jaar.de sweet real estate deal was niet Carlsberg ‘ s eerste interactie met de wetenschapper. De stichting van de brouwerij hielp Bohr betalen voor zijn onderzoek in Engeland en financierde het Institute for Theoretical Physics.
9. BOHR HIELP JOODSE WETENSCHAPPERS ONTSNAPPEN AAN DE NAZI ‘ S—TOTDAT OOK HIJ MOEST VLUCHTEN.toen de nazi ‘ s Europa veroverden op het hoogtepunt van de Tweede Wereldoorlog, hielp Bohr wetenschappers om te ontsnappen aan het regime in Duitsland door hen te voorzien van financiering, laboratoriumruimte en tijdelijke woningen in Kopenhagen. Bohr zelf werd gedwongen om te vluchten in 1943 nadat de nazi ’s zijn land ingehaald—Bohr’ s moeder was Joods, en zijn hele familie werd vervolgd. Ze ontvluchtten Denemarken op een vissersboot richting Zweden, dan Bohr en zijn zoon Aage werden gesmokkeld naar Engeland in de lege baai van een Britse Mug bommenwerper vliegtuig. In Londen overlegde hij met het ultra-geclassificeerde programma van de Canadese en Britse regeringen om nucleaire wapens te ontwikkelen, met de codenaam Tube legeringen.
10. HIJ GEBRUIKTE DE ALIAS “NICHOLAS BAKER.in 1939 hadden Amerikaanse ambtenaren vernomen dat Duitsland een atoombom wilde bouwen. Vijf jaar later, de VS de regering nodigde Bohr uit om te werken aan het Manhattan Project, haar top-geheime programma om uranium – en plutonium-gebaseerde atoombommen te ontwikkelen met als doel de as naties te dwingen zich over te geven. Twee jaar lang werkte Bohr samen met Amerikaanse en Britse natuurkundigen aan het Los Alamos National Laboratory in New Mexico, onder de naam Nicholas Baker als dekmantel. In 1944 schreef hij aan de Britse premier Winston Churchill met een voortgangsrapport:
“wat tot een paar jaar geleden als een fantastische droom zou kunnen worden beschouwd, wordt momenteel gerealiseerd in grote laboratoria en enorme productie-installaties die in het geheim zijn gebouwd in enkele van de meest geïsoleerde regio’ s van de Verenigde Staten. Daar is een grotere groep natuurkundigen dan ooit tevoren verzameld voor een enkel doel, die hand in hand werken met een heel leger van ingenieurs en technici, nieuwe materialen voorbereiden die in staat zijn een immense energie-uitstoot te veroorzaken, en zijn ingenieuze apparaten aan het ontwikkelen voor het meest effectieve gebruik van deze materialen.
” men kan het niet helpen de situatie te vergelijken met die van de alchemisten van vroegere dagen, die in het duister tasten in hun vergeefse pogingen om goud te maken. Vandaag de dag controleren en sturen natuurkundigen en ingenieurs, op basis van vaste kennis, gewelddadige reacties waarmee nieuwe materialen worden opgebouwd die veel kostbaarder zijn dan goud, atoom voor atoom.”
11. BOHR WILDE NUCLEAIRE WETENSCHAP GEBRUIKEN VOOR VREDE.hij was een fervent voorstander van het delen van de wetenschap achter kernwapens—een standpunt dat niet werd ingenomen door Amerikaanse en Britse leiders. Na de oorlog keerde Bohr terug naar Denemarken en richtte zijn atoomonderzoek op het ontwikkelen van duurzame energie in plaats van wapens. Samen met een aantal collega ‘ s richtte hij in de jaren vijftig Risø op, een onderzoekslaboratorium met een moderne deeltjesversneller dat zich toelegt op de ontwikkeling van kernenergie voor vreedzame doeleinden. Tegelijkertijd was Bohr medeoprichter van het European Center for Nuclear Research (CERN), dat gedurende de eerste vijf jaar conferenties hield en onderzoek deed aan het Instituut voor Theoretische Fysica van Bohr, voordat hij in 1957 naar Genève, Zwitserland, verhuisde. Het centrum herbergt nu de Large Hadron Collider, ‘ s werelds grootste deeltjesversneller, die elektrische velden genereert om de beweging van atomaire deeltjes te versnellen en magneten gebruikt om hun stroom te sturen. De botsingen van de deeltjes onthullen informatie over hun eigenschappen. Met behulp van de Large Hadron Collider, een team van onderzoekers voor het eerst waargenomen een nieuw type deeltje, het Higgs boson, in 2012.
12. ZIJN ZOON AAGE WON OOK EEN NOBELPRIJS.Bohr ‘ s leven was niet alleen gericht op zijn werk—hij was ook een familieman. Hij trouwde in 1912 met Margrethe Nørlund en ze kregen zes zonen, van wie er vier volwassen overleefden. Zijn zoon Aage volgde zijn vader op de voet en werd niet alleen natuurkundige, maar ook directeur van het Institute of Theoretical Physics (na het overlijden van zijn vader in 1962) en winnaar van de Nobelprijs voor de natuurkunde in 1975 voor zijn onderzoek naar de structuur van atoomkernen. De Bohrs zijn een van de zes Vader-Zoon paren die elk een Nobelprijs hebben gewonnen (Niels Bohr ‘ s professor J. J. Thomson en zijn zoon George Paget Thomson zijn een andere).
13. EEN ELEMENT IS NAAR HEM GENOEMD.
10. HIJ GEBRUIKTE DE ALIAS “NICHOLAS BAKER.in 1939 hadden Amerikaanse ambtenaren vernomen dat Duitsland een atoombom wilde bouwen. Vijf jaar later, de VS de regering nodigde Bohr uit om te werken aan het Manhattan Project, haar top-geheime programma om uranium – en plutonium-gebaseerde atoombommen te ontwikkelen met als doel de as naties te dwingen zich over te geven. Twee jaar lang werkte Bohr samen met Amerikaanse en Britse natuurkundigen aan het Los Alamos National Laboratory in New Mexico, onder de naam Nicholas Baker als dekmantel. In 1944 schreef hij aan de Britse premier Winston Churchill met een voortgangsrapport:
“wat tot een paar jaar geleden als een fantastische droom zou kunnen worden beschouwd, wordt momenteel gerealiseerd in grote laboratoria en enorme productie-installaties die in het geheim zijn gebouwd in enkele van de meest geïsoleerde regio’ s van de Verenigde Staten. Daar is een grotere groep natuurkundigen dan ooit tevoren verzameld voor een enkel doel, die hand in hand werken met een heel leger van ingenieurs en technici, nieuwe materialen voorbereiden die in staat zijn een immense energie-uitstoot te veroorzaken, en zijn ingenieuze apparaten aan het ontwikkelen voor het meest effectieve gebruik van deze materialen.
” men kan het niet helpen de situatie te vergelijken met die van de alchemisten van vroegere dagen, die in het duister tasten in hun vergeefse pogingen om goud te maken. Vandaag de dag controleren en sturen natuurkundigen en ingenieurs, op basis van vaste kennis, gewelddadige reacties waarmee nieuwe materialen worden opgebouwd die veel kostbaarder zijn dan goud, atoom voor atoom.”
11. BOHR WILDE NUCLEAIRE WETENSCHAP GEBRUIKEN VOOR VREDE.hij was een fervent voorstander van het delen van de wetenschap achter kernwapens—een standpunt dat niet werd ingenomen door Amerikaanse en Britse leiders. Na de oorlog keerde Bohr terug naar Denemarken en richtte zijn atoomonderzoek op het ontwikkelen van duurzame energie in plaats van wapens. Samen met een aantal collega ‘ s richtte hij in de jaren vijftig Risø op, een onderzoekslaboratorium met een moderne deeltjesversneller dat zich toelegt op de ontwikkeling van kernenergie voor vreedzame doeleinden. Tegelijkertijd was Bohr medeoprichter van het European Center for Nuclear Research (CERN), dat gedurende de eerste vijf jaar conferenties hield en onderzoek deed aan het Instituut voor Theoretische Fysica van Bohr, voordat hij in 1957 naar Genève, Zwitserland, verhuisde. Het centrum herbergt nu de Large Hadron Collider, ‘ s werelds grootste deeltjesversneller, die elektrische velden genereert om de beweging van atomaire deeltjes te versnellen en magneten gebruikt om hun stroom te sturen. De botsingen van de deeltjes onthullen informatie over hun eigenschappen. Met behulp van de Large Hadron Collider, een team van onderzoekers voor het eerst waargenomen een nieuw type deeltje, het Higgs boson, in 2012.
12. ZIJN ZOON AAGE WON OOK EEN NOBELPRIJS.Bohr ‘ s leven was niet alleen gericht op zijn werk—hij was ook een familieman. Hij trouwde in 1912 met Margrethe Nørlund en ze kregen zes zonen, van wie er vier volwassen overleefden. Zijn zoon Aage volgde zijn vader op de voet en werd niet alleen natuurkundige, maar ook directeur van het Institute of Theoretical Physics (na het overlijden van zijn vader in 1962) en winnaar van de Nobelprijs voor de natuurkunde in 1975 voor zijn onderzoek naar de structuur van atoomkernen. De Bohrs zijn een van de zes Vader-Zoon paren die elk een Nobelprijs hebben gewonnen (Niels Bohr ‘ s professor J. J. Thomson en zijn zoon George Paget Thomson zijn een andere).
13. EEN ELEMENT IS NAAR HEM GENOEMD.
“wat tot een paar jaar geleden als een fantastische droom zou kunnen worden beschouwd, wordt momenteel gerealiseerd in grote laboratoria en enorme productie-installaties die in het geheim zijn gebouwd in enkele van de meest geïsoleerde regio’ s van de Verenigde Staten. Daar is een grotere groep natuurkundigen dan ooit tevoren verzameld voor een enkel doel, die hand in hand werken met een heel leger van ingenieurs en technici, nieuwe materialen voorbereiden die in staat zijn een immense energie-uitstoot te veroorzaken, en zijn ingenieuze apparaten aan het ontwikkelen voor het meest effectieve gebruik van deze materialen.
” men kan het niet helpen de situatie te vergelijken met die van de alchemisten van vroegere dagen, die in het duister tasten in hun vergeefse pogingen om goud te maken. Vandaag de dag controleren en sturen natuurkundigen en ingenieurs, op basis van vaste kennis, gewelddadige reacties waarmee nieuwe materialen worden opgebouwd die veel kostbaarder zijn dan goud, atoom voor atoom.”
12. ZIJN ZOON AAGE WON OOK EEN NOBELPRIJS.Bohr ‘ s leven was niet alleen gericht op zijn werk—hij was ook een familieman. Hij trouwde in 1912 met Margrethe Nørlund en ze kregen zes zonen, van wie er vier volwassen overleefden. Zijn zoon Aage volgde zijn vader op de voet en werd niet alleen natuurkundige, maar ook directeur van het Institute of Theoretical Physics (na het overlijden van zijn vader in 1962) en winnaar van de Nobelprijs voor de natuurkunde in 1975 voor zijn onderzoek naar de structuur van atoomkernen. De Bohrs zijn een van de zes Vader-Zoon paren die elk een Nobelprijs hebben gewonnen (Niels Bohr ‘ s professor J. J. Thomson en zijn zoon George Paget Thomson zijn een andere).
13. EEN ELEMENT IS NAAR HEM GENOEMD.
Bohr droeg nog steeds bij aan de natuurkunde na zijn dood—op een bepaalde manier. In 1981 slaagden Duitse onderzoekers erin een enkel atoom van Element 107 te creëren, isotoop 262, het resultaat van het bombarderen van bismut-atomen met chroomatomen. Ze noemden het Bohrium. Het zeer radioactieve element komt niet voor in de natuur en tot nu toe zijn er slechts een paar atomen van gemaakt in een lab.