Niels Bohr: Prima Vita e Educazione
Probabilmente sai che tutta la materia è fatta di particelle molto, molto piccole chiamate atomi, ma ti sei mai chiesto esattamente come funziona un atomo e come è fatto il suo interno? Circa cento anni fa, un giovane scienziato danese di nome Niels Bohr si chiedeva la stessa cosa. La sua curiosità e le sue ricerche lo avrebbero portato a sviluppare un nuovo modello dell’atomo, conosciuto oggi come modello Bohr. Ma prima di saperne di più sul suo lavoro e sulle sue conquiste, cerchiamo di conoscere Niels Bohr.
Nell’ottobre del 1885 a Copenhagen, in Danimarca, Christian ed Ellen Bohr accolsero un nuovo bambino nella loro famiglia e lo chiamarono Niels. Aveva già una sorella maggiore, Jenny, e pochi anni dopo anche un fratello, Harald, si unì alla famiglia. Nel 1903, quando aveva 18 anni, Neils Bohr si iscrisse come studente universitario all’Università di Copenhagen, specializzandosi in fisica. Due anni dopo, suo fratello Harald lo raggiunse. I due fratelli Bohr furono sempre molto vicini ed entrambi divennero professori influenti all’Università di Copenhagen; Neils nel campo della fisica e Harald in quello della matematica.
Nel 1911, Bohr completò la sua formazione all’Università di Copenaghen, quando ottenne il dottorato in fisica per il suo lavoro sul comportamento degli elettroni in un metallo. Appena un anno dopo, sposò Margrethe Norlund ed ebbero un totale di 6 figli, tra cui un figlio, Aage, che avrebbe poi vinto un premio Nobel per la fisica, proprio come suo padre!
Dopo aver completato il suo dottorato, Bohr insegnò per diversi anni alla Victoria University, ma nel 1916, tornò all’Università di Copenhagen e non passò molto tempo prima di dare alcuni importanti contributi alla nostra comprensione dell’atomo.
Modello Bohr dell’atomo
Niels Bohr era interessato a capire cosa succedeva dentro un atomo. Gli atomi sono così piccoli che era impossibile vedere al loro interno, soprattutto all’inizio del 1900. Per capire cosa succedeva all’interno dell’atomo, dovette studiare il modo in cui gli atomi si comportavano e poi elaborare un modello che spiegasse cosa stava succedendo. Nella scienza, un modello scientifico è un’idea su come funziona la natura che può essere testata e usata per spiegare molti fenomeni osservati.
Bohr studiò i modelli dell’atomo già usati dagli scienziati e li migliorò con un nuovo modello che spiegava meglio il funzionamento degli atomi. Il suo nuovo modello ha preso il suo nome ed è chiamato modello Bohr dell’atomo. Nel modello di Bohr, i protoni carichi positivamente e i neutroni neutri sono tenuti saldamente nel nucleo, o centro, dell’atomo. Gli elettroni con carica negativa si muovono intorno al nucleo in orbite definite.
Secondo il modello Bohr, gli elettroni orbitano intorno al nucleo in posizioni definite, chiamate gusci. Alcuni gusci elettronici richiedono che gli elettroni abbiano più energia di altri, quindi se un elettrone assorbe un po’ di energia, può spostarsi in un guscio di energia superiore. Se si muove al contrario, da un’orbita ad alta energia ad un’orbita a bassa energia, emetterà un piccolo pacchetto di energia chiamato quantum.
Questo modello spiegava molto bene il comportamento degli atomi. In particolare, spiegava perché alcuni elementi tendevano a formare legami chimici più facilmente di altri. Bohr diceva che gli atomi erano più stabili quando gli orbitali esterni degli elettroni erano pieni. Nella maggior parte degli atomi, questo significa che hanno otto elettroni. Gli elementi i cui atomi hanno già un guscio elettronico esterno pieno sono molto stabili e non formano facilmente legami con altri atomi. Esempi di questo tipo di atomi sono i gas nobili, come il neon e l’argon. Se gli atomi non hanno già otto atomi nel loro guscio elettronico esterno, tendono a legarsi con altri atomi per completare il guscio esterno ed essere più stabili. Questi tipi di atomi raramente esistono da soli, ma sono quasi sempre legati ad altri per mantenere un guscio elettronico esterno completo.
Premi ed eredità
Nel 1922, Niels Bohr ricevette il premio Nobel per la fisica per il suo lavoro di avanzamento nella comprensione della struttura atomica. Anche se è meglio conosciuto per lo sviluppo del modello Bohr dell’atomo, ha realizzato anche molte altre cose durante la sua vita. Ha trascorso molti anni a studiare il nucleo atomico e come poteva essere fissionato per rilasciare energia. La sua ricerca è stata utilizzata nello sviluppo delle armi atomiche e dell’energia nucleare, e ha trascorso gran parte della sua ultima vita lavorando per promuovere lo sviluppo pacifico dell’energia nucleare e affrontando i problemi che sono sorti dallo sviluppo delle armi atomiche durante la seconda guerra mondiale. In riconoscimento dei suoi sforzi per un uso responsabile dell’energia atomica, nel 1957 Niels Bohr ha ricevuto il premio Atomi per la pace.