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Niels Bohr
(Niels Henrik David Bohr; Copenhague, 1885 - 1962) Físico danés. Considerado como una de las figuras más deslumbrantes de la física contemporánea y, por sus aportaciones teóricas y sus trabajos prácticos, como uno de los padres de la bomba atómica, fue galardonado en 1922 con el Premio Nobel de Física "por su investigación acerca de la estructura de los átomos y la radiación que emana de ellos". Niels Bohr Pese a contravenir principios de la física clásica, su modelo atómico, que incorporaba el modelo de átomo planetario de Rutherford y la noción de cuanto de acción introducida por Planck, permitió explicar tanto la estabilidad del átomo como sus propiedades de emisión y de absorción de radiación. En esta teoría, el electrón puede ocupar algunas órbitas estacionarias en las cuales no irradia energía, y los procesos de emisión y de absorción son concebidos como transiciones del electrón de una órbita estacionaria a otra. Biografía Niels Bohr cursó estudios superiores de física en la Universidad de Copenhague, donde obtuvo el grado de doctor en 1911. Tras haberse revelado como una firme promesa en el campo de la física nuclear, pasó a Inglaterra para ampliar sus conocimientos en el prestigioso Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge, bajo la tutela de sir Joseph John Thomson (1856-1940), químico británico distinguido con el Premio Nobel en 1906 por sus estudios acerca del paso de la electricidad a través del interior de los gases, que le habían permitido descubrir el electrón, partícula anteriormente intuida y bautizada por George Johnstone Stoney (1826-1911).
Precisamente al estudio de los electrones estaba dedicada la tesis doctoral que acababa de leer el joven Bohr en Copenhague, y que había llevado a territorio británico con la esperanza de verla traducida al inglés. Pero, comoquiera que Thomson no se mostrara entusiasmado por el trabajo del científico danés, Bohr decidió abandonar el Cavendish Laboratory y marcharse a la Universidad de Manchester, donde aprovechó las enseñanzas de otro Premio Nobel, Ernest Rutherford (1871-1937), para ampliar sus saberes acerca de las radiactividad y los modelos del átomo. A partir de entonces, entre ambos científicos se estableció una estrecha colaboración que, sostenida por firmes lazos de amistad, habría de ser tan duradera como fecunda. Rutherford había elaborado una teoría del átomo que era totalmente válida en un plano especulativo, pero que no podía sostenerse dentro de las leyes de la física clásica. Bohr, en un alarde de audacia que resultaba impredecible en su carácter tímido y retraído, se atrevió a soslayar los problemas que obstaculizaban los progresos de Rutherford con una solución tan sencilla como arriesgada: afirmó, simplemente, que los movimientos que se daban dentro del átomo están gobernados por unas leyes ajenas a las de la física tradicional. Niels Bohr en el laboratorio (1922) En 1913, Niels Bohr alcanzó celebridad mundial dentro del ámbito de la física al publicar una serie de ensayos en los que revelaba su particular modelo de la estructura del átomo. Tres años después, el científico danés regresó a su ciudad natal para ocupar una plaza de profesor de Física Teórica en su antigua alma mater ; y en 1920, merced al prestigio internacional que había ido adquiriendo por sus estudios y publicaciones, consiguió las subvenciones necesarias para la fundación del denominado Instituto Nórdico de Física Teórica (más tarde denominado Instituto Niels Bohr), cuya dirección asumió desde 1921 hasta la fecha de su muerte (1962).
todo ello, en 1957, recibió el premio Átomos para la Paz, convocado por la Fundación Ford para favorecer las investigaciones científicas encaminadas al progreso de la humanidad. Niels Bohr en una imagen tomada en 1950 Director, desde 1953, de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, Niels Henrik David Bohr falleció en Copenhague durante el otoño de 1962, a los setenta y siete años de edad, después de haber dejado impresas algunas obras tan valiosas como Teoría de los espectros y constitución atómica (1922), Luz y vida (1933), Teoría atómica y descripción de la naturaleza (1934), El mecanismo de la fisión nuclear (1939) y Física atómica y conocimiento humano (1958). El modelo atómico de Bohr Las primeras aportaciones relevantes de Bohr a la Física contemporánea tuvieron lugar en 1913, cuando, para afrontar los problemas con que había topado su maestro y amigo Rutherford, afirmó que los movimientos internos que tienen lugar en el átomo están regidos por leyes particulares, ajenas a las de la física tradicional. Al hilo de esta afirmación, Bohr observó también que los electrones, cuando se hallan en ciertos estados estacionarios, dejan de irradiar energía. En realidad, Rutherford había vislumbrado un átomo de hidrógeno conformado por un protón (es decir, una carga positiva central) y un partícula negativa que giraría alrededor de dicho protón de un modo semejante al desplazamiento descrito por los planetas en sus órbitas en torno al sol. Pero esta teoría contravenía las leyes de la física tradicional, puesto que, a tenor de lo conocido hasta entonces, una carga eléctrica en movimiento tenía que irradiar energía, y, por lo tanto, el átomo no podría ser estable. Niels Bohr aceptó, en parte, la teoría atómica de Rutherford, pero la superó combinándolo con las teorías cuánticas de Max Planck (1858-1947). En los tres artículos que publicó en el Philosophical Magazine en 1913, Bohr enunció cuatro postulados: 1) Un átomo posee un
determinado número de órbitas estacionarias, en las cuales los electrones no radian ni absorben energía, aunque estén en movimiento. 2) El electrón gira alrededor de su núcleo de tal forma que la fuerza centrífuga sirve para equilibrar con exactitud la atracción electrostática de las cargas opuestas. 3) El momento angular del electrón en un estado estacionario es un múltiplo de h / 2p (donde h es la constante cuántica universal de Planck). Según el cuarto postulado, cuando un electrón pasa de un estado estacionario de más energía a otro de menos (y, por ende, más cercano al núcleo), la variación de energía se emite en forma de un cuanto de radiación electromagnética (es decir, un fotón ). Y, a la inversa, un electrón sólo interacciona con un fotón cuya energía le permita pasar de un estado estacionario a otro de mayor energía. Werner Heisenberg y Niels Bohr en la Conferencia de Copenhague (1934) Dicho de otro modo, la radiación o absorción de energía sólo tiene lugar cuando un electrón pasa de una órbita de mayor (o menor) energía a otra de menor (o mayor), que se encuentra más cercana (o alejada) respecto al núcleo. La frecuencia f de la radiación emitida o absorbida viene determinada por la relación: E1 - E2 = hf, donde E1 y E2 son las energías correspondientes a las órbitas de tránsito del electrón. Merced a este último y más complejo postulado, Bohr pudo explicar por qué, por ejemplo, los átomos de hidrógeno ceden distintivas longitudes de onda de luz, que aparecen en el espectro del hidrógeno como una distribución fija de líneas de luz conocida como serie de Balmer. En un principio, el modelo atómico propuesto por Bohr desconcertó a la mayor parte de los científicos de todo el mundo. Su manera de explicar la estructura de un átomo era hacer caso omiso (al menos en ciertas partes pequeñas del átomo) de un principio aceptado de la física. La teoría atómica de Bohr parecía casi un timo: inventar un modelo simplemente por el hecho de que podría funcionar bien. Pero, a raíz de que su colega y maestro Rutherford le felicitara efusivamente por estos postulados, numerosos investigadores del Centro y el Norte de Europa comenzaron a interesarse por las ideas del
propiedades de la luz ni las de los electrones pueden observarse simultáneamente, por más que sean complementarias entre sí y necesarias para una interpretación correcta. En otras palabras, el principio de complementariedad expresa que no existe una separación rígida entre los objetos atómicos y los instrumentos que miden su comportamiento. Ambos son, en opinión de Bohr, complementarios: elementos de diversas categorías, incluyendo fenómenos pertenecientes a un mismo sistema atómico, pero sólo reconocibles en situaciones experimentales que son físicamente incompatibles. Siguiendo este razonamiento, Niels Bohr también consideró que eran complementarias ciertas descripciones, generalmente causales y espacio-temporales, así como ciertas propiedades físicas como la posición y el momento precisos. En su valioso ensayo titulado Luz y vida (1933), el científico danés, dando una buena muestra de sus singulares dotes para la especulación filosófica, analizó las implicaciones humanas del principio de complementariedad. La fisión nuclear En la década de los años treinta, el creciente interés de todos los científicos occidentales por el estudio del interior del núcleo del átomo (con abundante experimentación al respecto) llevó a Bohr al estudio detallado de los problemas surgidos al tratar de interpretar los nuevos conocimientos adquiridos de forma tan repentina por la física atómica. Fue así como concibió su propio modelo de núcleo, al que comparó con una gota líquida, y propuso la teoría de los fenómenos de desintegración nuclear. Con ello estaba sentando las bases de la fisión nuclear, que acabaría dando lugar al más poderoso instrumento de exterminio concebido hasta entonces por el ser humano: la bomba atómica. Bohr no llegó, empero, en primer lugar al hallazgo de la fisión nuclear, conseguida por vez primera, como ya se ha indicado más arriba, por Otto Hahn y Fritz Strassmann en el Berlín de 1938. El 15 de enero de 1939 llevó las primeras nuevas de este logro científico a los Estados Unidos de América, en donde demostró que el isótopo 235 del uranio es el responsable de la mayor parte de las fisiones. En el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (Nueva Jersey), durante un fructífero período de colaboración con J. A. Wheeler, esbozó una nueva teoría del mecanismo de fisión, según la cual el elemento 94 tendría idéntico comportamiento al observado en el U-235 en el proceso de fisión nuclear. El elemento 94 sería obtenido un año después por Glenn Theodore Seaborg (1912-1999) y recibió el nombre de plutonio por hallarse a continuación del uranio y del neptunio en la tabla periódica.
