Bohr, Niels Henrik David

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Introduzione

Bohr, Niels Henrik David (Copenaghen 1885-1962), fisico danese. Figlio di un professore di fisiologia, studiò all’Università di Copenaghen, dove si laureò nel 1909 e conseguì il dottorato nel 1911. Si recò poi in Inghilterra, dapprima all’Università di Cambridge, per studiare fisica nucleare sotto la guida di Joseph John Thomson, e poi a Manchester, dove ebbe modo di lavorare con Ernest Rutherford.

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Il modello atomico

A partire dal 1913, Bohr concentrò i suoi studi sulla struttura dell’atomo, giungendo alla formulazione di un modello che tuttora spiega la maggior parte delle proprietà atomiche. La teoria, premiata nel 1922 con il premio Nobel per la fisica, trovò la sua formulazione in tre memorie successive, pubblicate tra il 1913 e il 1915.

Bohr aveva mosso i suoi studi a partire dal modello di Rutherford, secondo il quale l’atomo è costituito da un nucleo di carica positiva e di dimensioni microscopiche rispetto al volume complessivo, circondato da elettroni orbitanti. Tale modello, fondato su leggi fisiche puramente classiche, non spiegava tuttavia come fosse possibile che gli elettroni orbitassero intorno al nucleo senza dissipare energia per irraggiamento e collassare sul nucleo. Bohr superò la difficoltà applicando al suo modello l’ipotesi quantistica, già formulata da Max Planck per spiegare le emissioni del corpo nero: la sua teoria vedeva quindi gli elettroni disposti intorno al nucleo non su orbite classicamente intese, ma su orbite quantiche stabili, corrispondenti a livelli energetici ben definiti; prevedeva inoltre che l’emissione e l’assorbimento di radiazione elettromagnetica non si verificassero in modo continuo, ma esclusivamente in seguito a transizioni elettroniche tra livelli quantici diversi. Il modello trovò numerose conferme nelle misure di spettroscopia.

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L’Istituto di fisica teorica

Nel 1916 Bohr tornò all’Università di Copenaghen in qualità di professore di fisica e nel 1920 divenne direttore dell’Istituto di fisica teorica, carica che conservò fino alla morte. Qui fondò una feconda scuola internazionale di fisica, in cui si formarono alcuni tra i più brillanti scienziati europei del Novecento, tra cui Werner Heisenberg, Paul-Adrien-Maurice Dirac, George Gamow, Lev Landau e Robert Oppenheimer. Per la gioia e il divertimento di questi promettenti studenti, molte delle borse di studio assegnate per fare ricerca presso l’istituto erano offerte dall’azienda di birra danese Carlsberg, divenuta leggendaria nell’ambiente universitario di Copenaghen.

Nella sua scuola di fisica, Bohr promosse lo studio dei fondamenti della meccanica quantistica, tenendo sempre presente il cosiddetto principio di corrispondenza da lui formulato, secondo cui la teoria dei quanti deve fornire gli stessi risultati della fisica classica per sistemi di dimensioni macroscopiche. Si dedicò inoltre a ricerche sul nucleo atomico, che lo condussero alla formulazione del cosiddetto modello a goccia; nel 1938 tale modello sarebbe servito a Lise Meitner e Otto Frisch per spiegare il fenomeno della fissione nucleare, appena scoperto da Otto Hahn e Fritz Strassmann.

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Gli anni della seconda guerra mondiale

Quando, nel 1940, la Danimarca venne occupata dai tedeschi, Bohr si rifugiò in Svezia, quindi si trasferì con la famiglia in Inghilterra e infine negli Stati Uniti. Qui si unì agli scienziati che stavano lavorando al Progetto Manhattan, il piano scientifico-militare del governo statunitense istituito per lo sviluppo della bomba atomica. Le sue testimonianze sulla situazione in Europa e sulla guerra che vi si stava conducendo contribuirono a rafforzare la determinazione degli scienziati a realizzare un’arma controversa, ma capace di fermare la follia di Hitler e di porre fine al conflitto.

Il contributo tecnico di Bohr fu fondamentale: fu lui a indicare nell’isotopo 235 dell’uranio il materiale fissile più adatto alla costruzione dell’ordigno. Sul fronte politico del progetto, Bohr si oppose al mantenimento del segreto, temendo le conseguenze degli sviluppi della nuova arma, della quale auspicava un controllo a livello internazionale. In seguito, come molti altri colleghi, si sarebbe impegnato attivamente nella promozione dello sfruttamento pacifico dell’energia nucleare.