Niels Bohr was een van de meest vooraanstaande wetenschappers van de moderne fysica, vooral bekend om zijn substantiële bijdragen aan de kwantumtheorie en zijn Nobelprijswinnend onderzoek naar de structuur van atomen.
Bohr werd in 1885 in Kopenhagen geboren uit goed opgeleide ouders en raakte al op jonge leeftijd geïnteresseerd in natuurkunde. Hij studeerde het onderwerp tijdens zijn niet-gegradueerde en afgestudeerde jaren en behaalde in 1911 een doctoraat in de natuurkunde aan de universiteit van Kopenhagen.
Toen hij nog student was, won Bohr een wedstrijd van de Academie van Wetenschappen in Kopenhagen voor zijn onderzoek naar de metingen van de oppervlaktespanning van vloeistoffen met behulp van oscillerende vloeistofstralen. Bohr werkte in het laboratorium van zijn vader (een gerenommeerde fysioloog) en voerde verschillende experimenten uit en maakte zelfs zijn eigen glazen reageerbuizen.
Bohr ging verder dan de huidige theorie van vloeibare oppervlaktespanning door rekening te houden met de viscositeit van het water en door eindige amplitudes op te nemen in plaats van oneindig kleine. Hij diende zijn essay op het laatste moment in en won de eerste plaats en een gouden medaille. Hij verbeterde deze ideeën en stuurde ze naar de Royal Society in Londen, die ze in 1908 publiceerde in het tijdschrift Philosophical Transactions of the Royal Society, volgens Nobelprize.org.
Zijn latere werk werd steeds theoretischer. Tijdens zijn onderzoek voor zijn proefschrift over de elektronentheorie van metalen kwam Bohr voor het eerst de vroege kwantumtheorie van Max Planck tegen, die energie beschreef als kleine deeltjes of quanta.
In 1912 werkte Bohr voor de Nobelprijswinnaar J.J. Thompson in Engeland toen hij werd voorgesteld aan Ernest Rutherford, wiens ontdekking van de kern en de ontwikkeling van een atoommodel hem in 1908 een Nobelprijs voor scheikunde opleverde. Onder leiding van Rutherford begon Bohr de eigenschappen van atomen te bestuderen.
Bohr had van 1913 tot 1914 een lectoraat natuurkunde aan de universiteit van Kopenhagen en bekleedde van 1914 tot 1916 een soortgelijke functie aan de Victoria University in Manchester. In 1916 ging hij terug naar de universiteit van Kopenhagen om professor in de theoretische natuurkunde te worden. In 1920 werd hij benoemd tot hoofd van het Instituut voor Theoretische Fysica.
Bohr combineerde Rutherfords beschrijving van de kern en de theorie van Planck over kwanta en legde uit wat er in een atoom gebeurt en ontwikkelde een beeld van de atoomstructuur. Dit werk leverde hem in 1922 een eigen Nobelprijs op.
In hetzelfde jaar dat hij zijn studie bij Rutherford begon, trouwde Bohr met de liefde van zijn leven, Margaret Nørlund, met wie hij zes zonen kreeg. Later in zijn leven werd hij president van de Royal Danish Academy of Sciences en lid van wetenschappelijke academies over de hele wereld.
Toen de nazi's Denemarken binnenvielen in de Tweede Wereldoorlog, slaagde Bohr erin naar Zweden te ontsnappen. Hij bracht de laatste twee jaar van de oorlog door in Engeland en de Verenigde Staten, waar hij betrokken raakte bij het Atomic Energy Project. Het was echter belangrijk voor hem om zijn vaardigheden te gebruiken voor goed en niet voor geweld. Hij wijdde zijn werk aan het vreedzame gebruik van atoomfysica en aan het oplossen van politieke problemen die voortkomen uit de ontwikkeling van atoomvernietigingswapens. Hij was van mening dat naties volledig open met elkaar moesten zijn en schreef deze opvattingen op in zijn open brief aan de Verenigde Naties in 1950.
Atoommodel
Bohr's grootste bijdrage aan de moderne fysica was het atoommodel. Het Bohr-model toont het atoom als een kleine, positief geladen kern omringd door elektronen in een baan.
Bohr was de eerste die ontdekte dat elektronen in afzonderlijke banen rond de kern reizen en dat het aantal elektronen in de buitenste baan de eigenschappen van een element bepaalt.
Het chemische element bohrium (Bh), nr. 107 op het periodiek systeem der elementen, is naar hem vernoemd.
Theorie van vloeibare druppels
Het theoretische werk van Bohr heeft aanzienlijk bijgedragen tot het begrip van wetenschappers over kernsplijting. Volgens zijn theorie van vloeibare druppels geeft een vloeibare druppel een nauwkeurige weergave van de atoomkern.
Deze theorie was behulpzaam bij de eerste pogingen om uraniumatomen te splitsen in de jaren dertig, een belangrijke stap in de ontwikkeling van de atoombom.
Ondanks zijn bijdragen aan het Amerikaanse Atomic Energy Project tijdens de Tweede Wereldoorlog, was Bohr een uitgesproken voorstander van een vreedzame toepassing van de atoomfysica.
Kwantum theorie
Bohr's concept van complementariteit, waarover hij tussen 1933 en 1962 in een aantal essays schreef, stelt dat een elektron op twee manieren kan worden bekeken, hetzij als een deeltje of als een golf, maar nooit allebei tegelijk.
Dit concept, dat de basis vormt van de vroege kwantumtheorie, legt ook uit dat ongeacht hoe men een elektron bekijkt, alle begrip van de eigenschappen ervan geworteld moet zijn in empirische metingen. De theorie van Bohr benadrukt het punt dat de resultaten van een experiment sterk worden beïnvloed door de meetinstrumenten die worden gebruikt om ze uit te voeren.
Bohr's bijdragen aan de studie van de kwantummechanica worden voor altijd herdacht bij het Instituut voor Theoretische Fysica aan de Universiteit van Kopenhagen, dat hij in 1920 hielp vinden en leidde tot zijn dood in 1962. Het is sindsdien ter ere van hem hernoemd tot het Niels Bohr Instituut.
Niels Bohr citaten
'Elke grote en diepe moeilijkheid draagt op zichzelf zijn eigen oplossing. Het dwingt ons om ons denken te veranderen om het te vinden.'
'Alles wat we echt noemen, is gemaakt van dingen die niet als echt kunnen worden beschouwd.'
'Het beste wapen van een dictatuur is geheimhouding, maar het beste wapen van een democratie zou het wapen van openheid moeten zijn.'
'Druk jezelf nooit duidelijker uit dan je kunt denken.'
