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13 faits sur le physicien Niels Bohr

La physique quantique n'est peut-être pas le sujet le plus accessible, mais il y a de fortes chances que vous ayez entendu parler de certaines de ses parties élémentaires, comme les atomes. Au début du 20e siècle, le physicien danois Niels Bohr a découvert la structure atomique de base - un noyau chargé positivement entouré d'électrons en orbite - qui a jeté les bases de la façon dont nous comprenons les atomes aujourd'hui. Voici 13 choses que vous ne saviez peut-être pas sur Bohr.

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1. SON PÈRE A ÉTÉ NOMINÉ POUR LES PRIX NOBEL À TROIS FOIS EN DEUX ANS.

Niels Bohr, né à Copenhague en 1885, a grandi dans une famille qui valorisait la science. Son père Christian était professeur de physiologie à l'Université de Copenhague, et il recevait souvent des collègues scientifiques chez lui pour des discussions animées. Le jeune Niels et ses deux frères et sœurs écoutaient souvent, ce qui a probablement inspiré les futures études du jeune étudiant. Bien qu'il n'ait jamais gagné, Christian Bohr a été nominé pour le prix Nobel par un collègue en 1907 et par deux en 1908, tous pour ses recherches sur la physiologie de la respiration.

2. NIELS BOHR ÉTAIT UN ÉTUDIANT EXCEPTIONNEL MAIS UN ÉCRIVAIN MEDIOCRE.

Bohr s'est inscrit à l'école latine Gammelholm à l'âge de 7 ans et a bien réussi dans toutes ses classes, à l'exception de la composition. Selon l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague, il a une fois rendu un essai qui ne contenait que deux phrases : « Un voyage dans le port : mon frère et moi sommes allés nous promener dans le port. Là, nous avons vu des navires débarquer et partir.

Mais à l'école secondaire, il corrigeait les erreurs qu'il découvrait dans ses manuels de physique. Il a excellé dans la majorité de ses études et il a obtenu son diplôme le premier de sa classe. Plus tard dans la vie, il a écrit un certain nombre d'écrits philosophiques sur la physique, ayant surmonté son aversion juvénile pour l'exposition.

3. IL A PROVOQUÉ DES EXPLOSIONS DANS LE LABORATOIRE DE CHIMIE DE SON UNIVERSITÉ.

Bohr a commencé ses études universitaires en 1903 dans la même institution qui employait son père, l'Université de Copenhague. Alors qu'il étudiait initialement les mathématiques et la philosophie, il a remporté un concours de physique parrainé par l'Académie royale des sciences du Danemark, et il a rapidement changé sa majeure en physique. Bohr a étudié d'autres domaines, y compris la chimie inorganique, peut-être avec moins de succès : il a acquis la réputation de provoquer des explosions dans le laboratoire et a finalement brisé une quantité record de verre à l'école. Il obtiendra cependant une maîtrise en 1909 et un doctorat en 1911 en physique.


4. BOHR N'EST PAS D'ACCORD AVEC LA THÉORIE DU « PLUM PUDDING » DE SON PROFESSEUR.

Après avoir obtenu son diplôme, Bohr a poursuivi ses études à l'Université de Cambridge sous la direction de J.J. Thomson, qui avait découvert l'électron en 1897. Thomson avait tourné son attention vers les rayons cathodiques, qui étaient alors considérés comme faisant partie de l'éther, une substance théorique et sans poids que l'on trouve partout dans l'univers. Mais il a finalement déterminé que les rayons étaient en fait des particules encore plus petites que l'atome en montrant qu'elles pouvaient être déviées par l'électricité. Cela a conduit Thomson à proposer la structure des atomes de « pudding aux prunes », dans laquelle des électrons chargés négativement sont noyés dans une sphère de matière chargée positivement, comme des raisins secs dans un pudding anglais. Bohr contredirait plus tard la structure du « plum pudding » avec son modèle atomique.

5. BOHR A CLOUÉ LA VRAIE STRUCTURE D'UN ATOME EN 1913.

Après avoir trouvé son travail en contradiction avec celui de Thomson, Bohr a rejoint le laboratoire de l'Université de Manchester d'Ernest Rutherford, qui avait également étudié avec Thomson. Rutherford avait découvert le noyau atomique grâce à une expérience dans laquelle il a tiré des particules alpha sur une fine feuille de feuille d'or. Parce que certaines des particules ont rebondi au lieu de traverser l'or, il a déterminé que la majorité de la masse de l'atome doit se trouver dans un petit noyau central, avec les électrons en orbite autour de lui.



Cela devint le fondement de son travail avec Bohr. Le couple a étudié la structure de l'atome et Bohr a déterminé que le modèle de Rutherford ne devait pas être tout à fait correct. Selon les lois de la physique, les électrons en orbite devraient éventuellement s'écraser sur le noyau et déstabiliser l'atome. Bohr a finalement modifié le modèle de Rutherford en expliquant que les électrons en orbite autour d'un noyau chargé positivement peuvent sauter entre les niveaux d'énergie, ce qui stabilise les atomes.

6. IL A FONDÉ L'INSTITUT DE PHYSIQUE THÉORIQUE DE COPENHAGUE.

Sur la base de ses recherches atomiques, l'Université de Copenhague a embauché Bohr comme professeur de physique théorique en 1916 alors qu'il n'avait que 31 ans. Peu de temps après, il a commencé à faire pression pour un nouvel institut pour son domaine, qui permettrait aux chercheurs du monde entier de collaborer avec des scientifiques danois dans une installation de pointe. Il a obtenu l'approbation et l'institut a ouvert ses portes en 1921 avec Bohr en tant que directeur. (Son frère mathématicien Harald, un ancien joueur de football olympique, ouvrira l'institut de mathématiques de l'université à côté neuf ans plus tard.) En 1965, l'université a rebaptisé l'établissement Niels Bohr Institute, et aujourd'hui plus de 1 000 employés et étudiants y étudier.

7. BOHR A REMPORTÉ LE PRIX NOBEL EN MÊME TEMPS ET DANS LE MÊME DOMAINE QU'ALBERT EINSTEIN.

Bohr et Einstein n'étaient pas seulement des contemporains ; ils étaient de bons amis qui ont participé à une série de conversations sur la physique au cours des décennies, notamment lors des conférences Solvay de 1927 maintenant connues sous le nom de débats Bohr-Einstein. Ils ont fait valoir deux positions très différentes concernant les observations d'électrons se comportant comme une particule dans certaines expériences et une onde dans d'autres, même si un électron ne devrait pas pouvoir être les deux. Bohr a théorisé le concept de complémentarité pour expliquer le phénomène, c'est-à-dire que quelque chose peut être deux choses à la fois, mais nous ne pouvons observer qu'une de ces choses à la fois. En établissant un principe fondamental de la mécanique quantique, Bohr a soutenu que l'acte d'observation des particules les fait exister, ce qui est connu sous le nom d'interprétation de Copenhague.

Einstein, d'autre part, a soutenu que les particules existent, que nous les observions activement ou non. (Imaginez une version très complexe de la question « si un arbre tombe dans la forêt ».) Même avec leurs théories opposées, les deux ont reçu le prix Nobel de physique en 1922 : Bohr pour son modèle atomique et Einstein pour ses travaux sur la effet photoélectrique (au lieu de sa théorie de la relativité alors controversée). Alors, comment les deux physiciens ont-ils reçu des prix pour la même chose la même année ? Einstein a en fait reçu le prix de 1921 avec un an de retard, en raison d'un problème technique.

8. LA BRASSERIE CARLSBERG A DONNÉ DE LA BIÈRE GRATUITE ILLIMITÉE À BOHR.

Le géant danois de la bière Carlsberg, connu pour avoir ses propres laboratoires pour promouvoir l'étude des sciences naturelles liées au brassage, a invité Bohr à vivre dans sa résidence d'honneur, une maison à proximité de ses installations de production donnée à un artiste, scientifique ou écrivain méritant pour vie. Il y avait un robinet connecté directement à la brasserie pour de la bière gratuite. En 1932, Bohr et sa famille ont emménagé et sont restés pendant les 30 années suivantes.

La belle affaire immobilière n'était pas la première interaction de Carlsberg avec le scientifique. La fondation de la brasserie a aidé Bohr à payer ses recherches en Angleterre et a financé l'Institute for Theoretical Physics.

9. BOHR A AIDÉ DES SCIENTIFIQUES JUIFS À FUIR LES NAZIS, JUSQU'À CE QUE IL DOIT AUSSI FUIR.

Alors que les nazis envahissaient l'Europe au plus fort de la Seconde Guerre mondiale, Bohr a aidé les scientifiques à échapper au régime allemand en leur fournissant un financement, un espace de laboratoire et des logements temporaires à Copenhague. Bohr lui-même a été contraint de fuir en 1943 après que les nazis ont pris son pays - la mère de Bohr était juive et toute sa famille a été persécutée. Ils ont fui le Danemark sur un bateau de pêche à destination de la Suède, puis Bohr et son fils Aage ont été introduits clandestinement en Angleterre dans la baie vide d'un bombardier britannique Mosquito. À Londres, il a consulté le programme ultra-classifié des gouvernements canadien et britannique pour développer des armes nucléaires, dont le nom de code est Tube Alloys.

10. IL A UTILISÉ L'ALIAS « NICHOLAS BAKER ».

En 1939, les responsables américains avaient appris que l'Allemagne tentait de construire une bombe atomique. Cinq ans plus tard, le gouvernement américain a invité Bohr à travailler sur le projet Manhattan, son programme top secret pour développer des bombes nucléaires à base d'uranium et de plutonium dans le but de forcer les pays de l'Axe à se rendre. Pendant deux ans, Bohr a collaboré avec des physiciens américains et britanniques au Laboratoire national de Los Alamos au Nouveau-Mexique, utilisant le nom de Nicholas Baker comme couverture. En 1944, il écrivit au Premier ministre britannique Winston Churchill avec un rapport d'étape :

« Ce qui, il y a quelques années encore, pouvait être considéré comme un rêve fantastique est aujourd'hui réalisé au sein de grands laboratoires et d'immenses usines de production secrètement érigées dans certaines des régions les plus isolées des États-Unis. Là, un plus grand groupe de physiciens que jamais rassemblés dans un seul but, travaillant main dans la main avec toute une armée d'ingénieurs et de techniciens, préparent de nouveaux matériaux capables d'une immense libération d'énergie, et développent des dispositifs ingénieux pour l'utilisation la plus efficace de ces matériaux. […]

« On ne peut s'empêcher de comparer la situation à celle des alchimistes d'autrefois, tâtonnant dans le noir dans leurs vains efforts pour faire de l'or. Aujourd'hui, physiciens et ingénieurs contrôlent et dirigent, sur la base de connaissances solidement établies, des réactions violentes par lesquelles de nouveaux matériaux bien plus précieux que l'or sont construits, atome par atome.

11. BOHR A VOULU LA SCIENCE NUCLÉAIRE UTILISÉE POUR LA PAIX.

Il croyait fermement au partage de la science derrière les armes nucléaires, un point de vue non adopté par les dirigeants américains et britanniques. De retour au Danemark après la guerre, Bohr a orienté ses recherches atomiques vers le développement d'une énergie durable plutôt que d'armes. Lui et plusieurs collègues ont créé Risø, un laboratoire de recherche avec un accélérateur de particules moderne dédié au développement de l'énergie nucléaire à des fins pacifiques, dans les années 1950.

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Dans le même temps, Bohr a cofondé le Centre européen de recherche nucléaire (CERN), qui a organisé des conférences et mené des recherches à l'Institut de physique théorique de Bohr pendant ses cinq premières années, avant de déménager à Genève, en Suisse, en 1957. Le centre abrite désormais le Large Hadron Collider, le plus grand accélérateur de particules au monde, qui génère des champs électriques pour accélérer le mouvement des particules atomiques et utilise des aimants pour diriger leur flux. Les collisions des particules révèlent des informations sur leurs propriétés. À l'aide du Grand collisionneur de hadrons, une équipe de chercheurs a observé pour la première fois un nouveau type de particule, le boson de Higgs, en 2012.

12. SON FILS AAGE A ÉGALEMENT REMPORTÉ UN PRIX NOBEL.

La vie de Bohr n'était pas seulement centrée sur son travail, c'était aussi un père de famille. Il épousa Margrethe Nørlund en 1912, et ils eurent six fils, dont quatre survécurent jusqu'à l'âge adulte. Son fils Aage suivra de près les traces de son père, devenant non seulement physicien, mais aussi directeur de l'Institut de physique théorique (après le décès de son père en 1962) et lauréat du prix Nobel de physique 1975 pour ses recherches sur le structure des noyaux atomiques. Les Bohr sont l'un des six couples père-fils à avoir chacun remporté un prix Nobel (le professeur de Niels Bohr J.J. Thomson et son fils George Paget Thomson en sont un autre).

13. UN ÉLÉMENT PORTE SON NOM DE LUI.

Bohr a encore contribué à la physique après sa mort, d'une certaine manière. En 1981, des chercheurs allemands ont réussi à créer un seul atome de l'élément 107, l'isotope 262, résultat du bombardement d'atomes de bismuth avec des atomes de chrome. Ils l'ont nommé Bohrium. L'élément hautement radioactif n'existe pas dans la nature et, jusqu'à présent, seuls quelques atomes ont été créés en laboratoire.