NIELS BOHR

- ÖPPNADE DÖRREN TILL DEN MODERNA ATOMTEORIN

Han var vän med Einstein och propagerade för öppenhet inför Churchill.
Möt Niels Bohr, en av förgrundsfigurerna bakom den moderna atomteorin.

Niels Bohr och Max Planck – bild från 1930. De båda var viktiga för utvecklingen av kvantteorin.

Niels Bohr och Max Planck – bild från 1930. De båda var viktiga för utvecklingen av kvantteorin.

När Tyskland ockuperade Danmark under andra världskriget 1940 blev situationen svår för Niels Bohr. Inte bara var han emot nazismen, han hade dessutom en judisk mor. Bohr var professor i Köpenhamn och han gjorde sitt bästa för att arbetet vid institutet skulle förbli opåverkat, men 1943 blev situationen ohållbar. Inför hotet om att bli arresterad flydde Bohr tillsammans med sin fru och några andra familjemedlemmar till Sverige mitt i natten i en fiskebåt, med hjälp av den danska motståndsrörelsen.

Niels Bohr – dansk fysiker, 1885–1962.

Niels Bohr – dansk fysiker, 1885–1962.

Arbetade för de allierade
Hans vistelse i Sverige blev dock inte långvarig. Redan några dagar senare skickade den brittiska rege­ringen ett obeväpnat Mosquito-plan för att hämta Bohr. Flygturen blev dramatisk och höll på att kosta honom livet, eftersom han satte på sin syrgasutrustning fel och svimmade. När piloten inte fick någon respons från Bohr via komradion gick han ner på lägre höjd och räddade därmed Bohrs liv.
Väl i England blev såväl Niels Bohr som hans son Aage inblandade i de allierades projekt att skapa kärnvapen, först där och sedan i Los Alamos i USA. Där fick han täcknamnet Nicholas Baker av säkerhetsskäl, vilket blev till smeknamnet ”Uncle Nick”. Bohr insåg dock de tänkbara följderna av kärnvapnen och verkade för samarbete, öppenhet och utbyte av folk och idéer, som ett sätt att försöka få kontroll över kärnvapnen. Redan 1944 försökte han övertala den brittiske premiärministern Winston Churchill och den amerikanske presidenten Franklin D Roosevelt att samarbeta internationellt. Churchill sa dock nej.
Men det är inte för sitt arbete inom kärnkraft som Bohr är mest känd, utan för sin atommodell. Han var den förste att tillämpa kvantteorin för att beskriva atomernas struktur. 1912 lyckades han komma med i den grupp forskare som i Manchester under ledning av Ernest Rutherford studerade atomernas innersta. Tidpunkten var perfekt. Rutherford hade nyligen presenterat sin modell av atomen – en tung och kompakt, positivt laddad kärna med lätta, negativt laddade partiklar kretsande runt, likt planeterna omkring solen.
 

Tillämpning av kvantteorin
Ett problem med Rutherfords modell var dock att den var instabil utifrån klassisk mekanik. Elektronerna borde dras allt längre in mot kärnan efter hand, något som uppenbarligen normalt inte är fallet. Bohr införde stabilitet i modellen genom att tillämpa nya idéer från kvantteorin, som bland annat Max Planck och Albert Einstein låg bakom. Han insåg betydelsen av atomnumret för atomernas egenskaper, liksom att de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos atomerna hade med elektronerna att göra.
Bohrs atommodell, som den kom att kallas, innebar att elektronerna bara kunde befinna sig i en begränsad mängd olika stabila tillstånd eller omloppsbanor runt kärnan, vart och ett med en viss energimängd. Atomer absorberar eller sänder ut strålning när elektronerna hoppar direkt från ett tillstånd till ett annat, gör ett ”kvantsprång”. Detta förklarade de olika spektra av strålning som olika sorters atomer uppvisar

 

Atommodell med kärna av neutroner och protoner och 4 elektroner i banor runt om – en schematisk förenkling av Bohrs atommodell. Sett med dagens kvantfysiks ögon kan elektronerna i atomen tänkas representeras av ”moln” – områden inom vilka det är troligt att en elektron kan befinna sig.

Atommodell med kärna av neutroner och protoner och 4 elektroner i banor runt om – en schematisk förenkling av Bohrs atommodell. Sett med dagens kvantfysiks ögon kan elektronerna i atomen tänkas representeras av ”moln” – områden inom vilka det är troligt att en elektron kan befinna sig.

Atomteorin gav nobelpris
Sommaren 1912 återvände Bohr från Manchester till Köpenhamn för att gifta sig. Han blev klar med sitt arbete om atomens struktur 1913 efter att, sägs det, ha skjutit upp sin bröllopsresa­. Idéerna presenterades i tre uppsatser och ledde till att Bohr fick nobelpriset i fysik 1922, året efter att Einstein fått samma pris. Innan dess hann han dock bli ordentligt uppmärksammad i sitt hemland. 1916 utsågs han till professor i Köpenhamn och 1921 skapades Institutet för teoretisk fysik åt honom. Bohr var chef för institutet ända fram till sin död i en hjärtattack 1962 och det blev snabbt ett ledande centrum inom teoretisk fysik.
Kvantteorin ställde mycket på ända och blev inte oomstridd. Einstein var skeptisk till vissa saker och han och Bohr hade många diskussioner om fysikens grundläggande väsen. Bohr låg även bakom den så kallade vattendroppsmodellen som användes för att beskriva vad som händer i en atomkärna då den klyvs.

Niels och Margarethe Bohr på motorcykeltur – bild från början av 30-talet.

Niels och Margarethe Bohr på motorcykeltur – bild från början av 30-talet.

Naturvetare i familjen
Niels Henrik David Bohr föddes 1885 i Köpenhamn. Hans far Christian var professor i fysiologi vid Köpenhamns universitet och hans mor Ellen kom från en rik banksläkt. 1911 blev Niels doktor vid samma universitet tack vare en avhandling om metallernas elektronteori. Redan där visade han att den klassiska fysiken inte förmådde förklara materiens sätt att fungera på atomnivå.
Niels Bohr var alltså inte den ende i familjen som visade framfötterna naturvetenskapligt­. Fadern var känd för sina kunskaper inom området andning, hans bror Harald blev en känd matematiker och sonen Aage följde i faderns fotspår. Aage efterträdde Niels som chef för Institutet för teoretisk fysik­ (vilket bytte namn till Niels Bohr-institutet 1965) och blev även han tilldelad nobelpriset i fysik 1975.

Material från
Allt om vetenskap nr 8 2009

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter