物理学者ニールス・ボーアに関する13の事実

量子物理学は最も親しみやすいトピックではないかもしれませんが、原子などの要素部分について聞いたことがある可能性は十分にあります。 20 世紀初頭、デンマークの物理学者ニールス ボーアは、基本的な原子構造 (正電荷を帯びた原子核を周回する電子に囲まれたもの) を発見しました。これは、今日の原子の理解の基礎を築きました。ボーアについてあなたが知らなかったかもしれない 13 の事柄を以下に示します。

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1. 彼の父親はノーベル賞に 2 年間で 3 回ノミネートされました。

ニールス ボーアは、1885 年にコペンハーゲンで生まれ、科学を重んじる家庭で育ちました。彼の父であるクリスチャンはコペンハーゲン大学の生理学の教授であり、活発な議論のためにしばしば仲間の科学者を自宅に招きました。若いニールスと彼の 2 人のきょうだいはよく耳を傾け、若い学生の将来の研究に影響を与えた可能性があります。彼は受賞しませんでしたが、クリスチャン ボーアは、呼吸の生理学に関する彼の研究により、1907 年に 1 人の同僚によって、1908 年には 2 人によってノーベル賞にノミネートされました。

2. ニールス・ボーアは優秀な学生でしたが、メディオクレ作家でした。

ボーアは 7 歳でガンメルホルム ラテン スクールに入学し、作曲以外のすべてのクラスで良い成績を収めました。コペンハーゲン大学のニールス・ボーア研究所によると、彼はかつて、たった2つの文を含むエッセイを提出した.「港への旅行: 兄と私は港に散歩に行きました.そこには、船が着陸し出発するのが見えました。」

しかし、中学校までに、彼は物理学の教科書で見つけた間違いを修正していました。彼は学業の大半で優れた成績を収め、クラスで最初に卒業しました。その後の人生で、彼は若い頃からの博愛に対する嫌悪感を克服して、物理学に関する多くの哲学的著作を執筆しました。

3. 彼は大学の化学研究所で爆発を起こしました。

ボーアは、1903 年に父親のコペンハーゲン大学を雇用していたのと同じ機関で大学の勉強を始めました。最初は数学と哲学を勉強していましたが、デンマーク王立科学アカデミーが主催する物理学のコンテストで優勝し、すぐに専攻を物理学に変えました。ボーアは、おそらく無機化学を含む他の分野を研究しましたが、あまり成功しませんでした.彼は研究室で爆発を引き起こしたことで評判になり、最終的には学校で記録的な量のガラスを壊しました.しかし、彼は 1909 年に修士号を取得し、1911 年に物理学の博士号を取得しました。

4. ボーアは、彼の教授の「プラム プディング」理論に異議を唱えました。

卒業後、ボーアはケンブリッジ大学で J.トムソンは 1897 年に電子を発見しました。トムソンは陰極線に注意を向けました。陰極線は当時、宇宙の至る所に見られる理論上の無重力物質であるエーテルの一部であると考えられていました。しかし、彼は最終的に、光線が実際には原子よりもさらに小さい粒子であると、それらが電気によって偏向される可能性があることを示すことによって決定しました。これにより、トムソンは原子の「プラム プディング」構造を提案しました。この構造では、イングリッシュ プディングのレーズンのように、負に帯電した電子が正に帯電した物質の球に埋め込まれています。ボーアは後に、彼の原子モデルで「プラム プリン」構造に矛盾することになります。

5. ボーアは 1913 年に原子模型の真の構造を否定した.

トムソンの研究と相容れない仕事を見つけた後、ボーアはトムソンの下で学んだアーネスト・ラザフォードのマンチェスター大学の研究室に加わりました。ラザフォードは、金箔の薄いシートにアルファ粒子を発射する実験を通じて原子核を発見しました。一部の粒子は金を通過する代わりに跳ね返ったため、彼は原子の質量の大部分が小さな中央の核内にあり、その周りを電子が周回しているに違いないと判断しました。

これがボーアとの仕事の基礎となった。 2 人は原子の構造を研究し、ボーアはラザフォードの原子模型が完全に正しいわけではないと判断しました。物理法則により、軌道を回る電子は最終的に核に衝突し、原子を不安定にするはずです。ボーアは最終的に、正に帯電した原子核を周回する電子がエネルギー準位間をジャンプして原子を安定させることを説明することにより、ラザフォードのモデルを微調整しました。

6. 彼は、理論物理学のためのコペンハーゲン研究所を設立しました。

コペンハーゲン大学は、彼の原子研究に基づいて、ボーアがわずか 31 歳の 1916 年に理論物理学の教授としてボーアを採用しました。その後すぐに、彼は、世界中の研究者が最先端の施設でデンマークの科学者と協力できるようにする、自分の分野の新しい研究所を推進し始めました。彼は承認を得て、ボーアが所長を務めて 1921 年に研究所が開設されました。 (彼の数学者の兄弟で、元オリンピックのサッカー選手である Harald は、9 年後に大学の数学研究所を開設しました。) 1965 年に大学はその施設の名前をニールス ボーア研究所に変更し、今日では 1000 人以上のスタッフと学生が働いています。そこで勉強します。

7. ボーアは、アルバート・アインシュタインとして、同じ時期に、同じ分野でノーベル賞を受賞しました。

ボーアとアインシュタインはただの同時代人ではありませんでした。彼らは何十年にもわたって物理学に関する一連の会話に参加した良い友人であり、特に1927年のソルベイ会議で現在ボーア・アインシュタイン討論として知られている.彼らは、ある実験では粒子として振る舞う電子の観察と、他の実験では波動として振る舞う電子の観察に関して、2 つの非常に異なる立場を議論しました。ボーアは、この現象を説明するために相補性の概念を理論化しました。つまり、何かが同時に 2 つのものになることはありますが、一度に観察できるのはそれらの 1 つだけです。ボーアは、量子力学の基本原理を確立するにあたり、粒子を観察するという行為が粒子を存在させると主張しました。これはコペンハーゲン解釈として知られています。

一方、アインシュタインは、私たちが積極的に粒子を観察するかどうかにかかわらず、粒子は存在すると主張しました。 (「もし木が森に落ちたら」という問題の非常に複雑なバージョンを想像してみてください。) 反対の理論があっても、両者は 1922 年にノーベル物理学賞を受賞しました。光電効果 (当時物議をかもした相対性理論の代わりに)。では、2 人の物理学者は、同じ年に同じことに対してどのようにして賞を受賞したのでしょうか。アインシュタインは、技術的な理由から、実際には 1921 年の賞を 1 年遅れて受賞しました。

8. カールスバーグ醸造所はボーアに無制限の無料ビールを提供しました。

醸造に関連する自然科学の研究を促進するための独自の研究所を持つことで知られるデンマークのビール大手カールスバーグは、ボーアにその名誉ある邸宅に住むよう招待しました。生活。無料のビール用に醸造所に直接接続された蛇口がありました。 1932 年、ボーアと彼の家族はこの地に引っ越し、その後 30 年間滞在しました。

素敵な不動産取引は、カールスバーグの科学者との最初のやり取りではありませんでした。醸造所の財団は、ボーアがイギリスで研究費を支払うのを助け、理論物理学研究所に資金を提供しました。

9. ボーアは、ユダヤ人の科学者がナチスから逃げるのを手伝った - 彼が逃げるまでは。

第二次世界大戦の最中にナチスがヨーロッパを制圧したとき、ボーアはドイツの体制から逃れる科学者を支援し、コペンハーゲンに資金、研究室、仮設住宅を提供しました。 1943 年、ナチスに国を奪われた後、ボーア自身も逃亡を余儀なくされました。ボーアの母親はユダヤ人であり、彼の家族全員が迫害されました。彼らはスウェーデン行きの漁船でデンマークから逃れ、ボーアと彼の息子アージはイギリスのモスキート爆撃機の空いている湾に密輸されました。ロンドンで、彼はカナダとイギリスの政府の超機密扱いの核兵器開発計画、コードネーム「チューブ・アロイズ」に相談しました。

10. 彼は別名「NICHOLAS BAKER」を使用しました。

1939年、アメリカ当局はドイツが原子爆弾を作ろうとしていることを知りました。 5年後、アメリカ政府は、枢軸国に降伏を強いることを目的として、ウランとプルトニウムを基にした核爆弾を開発する最高機密のプログラムであるマンハッタン計画に取り組むようボーアを招待しました。 2 年間、ボーアはニューメキシコ州のロス アラモス国立研究所で、ニコラス ベイカーという名前をカバーとして使用して、アメリカとイギリスの物理学者と協力しました。 1944年、彼はイギリスのウィンストン・チャーチル首相に進捗報告書を書いた:

「数年前までは素晴らしい夢と考えられていたことが、現在、米国の最も孤立した地域のいくつかに秘密裏に建設された巨大な研究所と巨大な生産工場で実現されています。単一の目的のためにこれまでにないほど多くの物理学者が集まり、技術者や技術者の全軍と協力して、莫大なエネルギーを放出できる新しい材料を準備し、エネルギーを最も効果的に使用するための独創的な装置を開発しています。これらの材料。 […]

「かつての錬金術師たちの状況と比較せずにはいられず、金を作るために無駄な努力をして暗闇の中で手探りする。今日、物理学者とエンジニアは、確固たる知識に基づいて、暴力的な反応を制御し、制御して、金よりもはるかに貴重な新しい材料を原子ごとに構築しています。」

11. 平和のために使用される、BOHR WANTED NUCLEAR SCIENCE。

彼は、核兵器の背後にある科学を共有することを固く信じていました。これは、米国や英国の指導者が採用していない見解です。戦後デンマークに戻ったボーアは、原子の研究を兵器ではなく持続可能な電力の開発に向けました。彼と数人の同僚は、1950 年代に平和目的での原子力エネルギーの開発に特化した最新の粒子加速器を備えた研究所である Risø を設立しました。

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同時に、ボーアは欧州原子核研究機構 (CERN) を共同設立し、1957 年にスイスのジュネーブに移る前の最初の 5 年間、ボーアの理論物理学研究所で会議を開催し、研究を行いました。現在、世界最大の粒子加速器であるラージ ハドロン コライダーが収容されています。これは、電場を生成して原子粒子の動きを加速させ、磁石を使用して粒子の流れを方向付けます。粒子の衝突により、粒子の特性に関する情報が明らかになります。研究チームは大型ハドロン衝突型加速器を使用して、2012 年に初めて新しいタイプの粒子であるヒッグス粒子を観察しました。

12. 彼の息子 AAGE もノーベル賞を受賞しました。

ボーアの人生は仕事だけに集中していたわけではありません。彼は家族の一員でもありました。彼は 1912 年に Margrethe Nørlund と結婚し、6 人の息子をもうけ、そのうち 4 人が成人しました。彼の息子アージは父親の足跡をたどり、物理学者になるだけでなく、理論物理学研究所の所長にもなりました (父親が 1962 年に亡くなった後)。原子核の構造。ボーア夫妻は、それぞれがノーベル賞を受賞した 6 人の父子ペアのうちの 1 人です (ニールス ボーアの J.J. トムソン教授と彼の息子のジョージ パジェット トムソンは別の人物です)。

13. 要素は彼にちなんで命名されます。

ボーアは、ある意味で彼の死後も物理学に貢献しました。 1981 年、ドイツの研究者は、ビスマス原子にクロム原子を衝突させた結果、元素 107、同位体 262 の単一原子の作成に成功しました。彼らはそれをボーリウムと名付けました。この高放射性元素は自然界には存在せず、これまで実験室で生成された原子はわずかしかありません。