Mecánica cuántica
La introducción del giro por George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit en noviembre de 1925 fue un hito. El mes siguiente, Bohr viajó a Leiden para asistir a las celebraciones del 50 aniversario de que Hendrick Lorentz recibiera su doctorado. Cuando su tren se detuvo en Hamburgo , fue recibido por Wolfgang Pauli y Otto Stern , quienes le pidieron su opinión sobre la teoría de los giros. Bohr señaló que le preocupaba la interacción entre los electrones y los campos magnéticos. Cuando llegó a Leiden, Paul Ehrenfest y Albert Einstein informaron a Bohr que Einstein había resuelto este problema utilizando la relatividad.. Bohr entonces hizo que Uhlenbeck y Goudsmit incorporaran esto en su papel. Así, cuando se reunió con Werner Heisenberg y Pascual Jordan en Göttingen en el camino de regreso, se había convertido, según sus propias palabras, en "un profeta del evangelio del imán de electrones". [57]
Heisenberg llegó por primera vez a Copenhague en 1924, luego regresó a Gotinga en junio de 1925, poco después desarrollando los fundamentos matemáticos de la mecánica cuántica. Cuando mostró sus resultados a Max Born en Gotinga, Born se dio cuenta de que podían expresarse mejor utilizando matrices . Este trabajo atrajo la atención del físico británico Paul Dirac , [58] que llegó a Copenhague durante seis meses en septiembre de 1926. El físico austriaco Erwin Schrödinger también visitó en 1926. Su intento de explicar la física cuántica en términos clásicos utilizando la mecánica de ondas impresionó a Bohr. quien creyó que contribuyó "tanto a la claridad matemática y la simplicidad que representa un avance gigantesco sobre todas las formas previas de la mecánica cuántica".[59]
Cuando Kramers dejó el Instituto en 1926 para ocupar una silla como profesor de física teórica en la Universidad de Utrecht , Bohr organizó el regreso de Heisenberg y ocupó el lugar de Kramers como lektor en la Universidad de Copenhague. [60] Heisenberg trabajó en Copenhague como profesor universitario y asistente de Bohr desde 1926 hasta 1927. [61]
Bohr se convenció de que la luz se comportaba como ondas y partículas, y en 1927, los experimentos confirmaron la hipótesis de De Broglie de que la materia (como los electrones) también se comportaba como ondas. [62] Él concibió el principio filosófico de complementariedad : que los elementos podrían tener propiedades aparentemente mutuamente excluyentes, como ser una onda o una corriente de partículas, según el marco experimental. [63] Sentía que los filósofos profesionales no lo entendían completamente. [64]
En Copenhague, en 1927, Heisenberg desarrolló su principio de incertidumbre , [65] que Bohr abrazó. En un artículo que presentó en la Conferencia de Volta en Como en septiembre de 1927, demostró que el principio de incertidumbre podría derivarse de argumentos clásicos, sin terminología cuántica ni matrices. [65] Einstein prefería el determinismo de la física clásica sobre la nueva física cuántica probabilística a la que él mismo había contribuido. Los temas filosóficos que surgieron de los aspectos novedosos de la mecánica cuántica se convirtieron en temas de discusión ampliamente celebrados. Einstein y Bohr tuvieron argumentos de buen carácter sobre tales asuntos a lo largo de sus vidas. [66]
En 1914, Carl Jacobsen , el heredero de las fábricas de cerveza Carlsberg , legó su mansión para ser usada de por vida por el danés que había hecho la contribución más prominente a la ciencia, la literatura o las artes, como residencia honoraria (danés: Æresbolig ). Harald Høffding había sido el primer ocupante y, tras su muerte en julio de 1931, la Real Academia Danesa de Ciencias y Letras le dio la ocupación a Bohr. Él y su familia se mudaron allí en 1932. [67] Fue elegido presidente de la Academia el 17 de marzo de 1939. [68]
Para 1929, el fenómeno de la desintegración beta hizo que Bohr sugiriera nuevamente que se abandonara la ley de conservación de la energía , pero el hipotético neutrino de Enrico Fermi y el posterior descubrimiento del neutrón en 1932 proporcionaron otra explicación. Esto llevó a Bohr a crear una nueva teoría del núcleo compuesto en 1936, que explicaba cómo los neutrones podían ser capturados por el núcleo. En este modelo, el núcleo podría deformarse como una gota de líquido. Trabajó en esto con un nuevo colaborador, el físico danés Fritz Kalckar, que murió repentinamente en 1938. [69] [70]
El descubrimiento de la fisión nuclear por Otto Hahn en diciembre de 1938 (y su explicación teórica por Lise Meitner ) generó un intenso interés entre los físicos. Bohr llevó la noticia a los Estados Unidos, donde inauguró la Quinta Conferencia de Washington sobre Física Teórica con Fermi el 26 de enero de 1939. [71] Cuando Bohr le dijo a George Placzek que esto había resuelto todos los misterios de los elementos transuránicos , Placzek le dijo que quedaba: Las energías de captura de neutrones del uranio no coincidían con las de su descomposición. Bohr lo pensó durante unos minutos y luego anunció a Placzek, Léon Rosenfeld y John Wheeler.que "lo he entendido todo". [72] Basándose en su modelo de gota líquida del núcleo, Bohr concluyó que era el isótopo uranio-235 y no el uranio-238 más abundante el que era el principal responsable de la fisión con los neutrones térmicos. En abril de 1940, John R. Dunning demostró que Bohr tenía razón. [71] Mientras tanto, Bohr y Wheeler desarrollaron un tratamiento teórico que publicaron en un artículo de septiembre de 1939 sobre "El Mecanismo de la Fisión Nuclear". [73]
Filosofía
Bohr leyó al filósofo existencialista cristiano danés del siglo XIX , Søren Kierkegaard . Richard Rhodes argumentó en La fabricación de la bomba atómica que Bohr fue influenciado por Kierkegaard a través de Høffding. [74] En 1909, Bohr envió Stages on Life's Way de su hermano Kierkegaard como regalo de cumpleaños. En la carta adjunta, Bohr escribió: "Es lo único que tengo que enviar a casa; pero no creo que sea muy fácil encontrar algo mejor ... Incluso creo que es una de las cosas más encantadoras que he encontrado". alguna vez he leído ". Bohr disfrutó el lenguaje y el estilo literario de Kierkegaard, pero mencionó que tenía algún desacuerdo con la filosofía de Kierkegaard .[75] Algunos de los biógrafos de Bohr sugirieron que este desacuerdo provino de la defensa de Kierkegaard del cristianismo, mientras que Bohr era un ateo . [76] [77] [78]
Ha habido cierta disputa sobre la medida en que Kierkegaard influyó en la filosofía y la ciencia de Bohr. David Favrholdt argumentó que Kierkegaard tenía una influencia mínima sobre el trabajo de Bohr, tomando la afirmación de Bohr de no estar de acuerdo con Kierkegaard a su valor nominal, [79] mientras que Jan Faye argumentó que uno puede estar en desacuerdo con el contenido de una teoría al tiempo que acepta sus premisas y estructura generales. [80] [75]
Nazismo y Segunda Guerra Mundial.
El auge del nazismo en Alemania hizo que muchos académicos huyeran de sus países, ya sea porque eran judíos o porque eran opositores políticos del régimen nazi. En 1933, la Fundación Rockefeller creó un fondo para ayudar a los académicos de refugiados, y Bohr discutió este programa con el Presidente de la Fundación Rockefeller, Max Mason , en mayo de 1933 durante una visita a los Estados Unidos. Bohr ofreció a los refugiados empleos temporales en el Instituto, les brindó apoyo financiero, organizó que obtuvieran becas de la Fundación Rockefeller y finalmente los encontraron en instituciones de todo el mundo. Aquellos a los que ayudó incluyeron a Guido Beck , Félix Bloch ,James Franck , George de Hevesy , Otto Frisch , Hilde Levi , Lise Meitner , George Placzek, Eugene Rabinowitch , Stefan Rozental , Erich Ernst Schneider, Edward Teller , Arthur von Hippel y Victor Weisskopf . [81]
En abril de 1940, a principios de la Segunda Guerra Mundial, la Alemania nazi invadió y ocupó Dinamarca . [82]Para evitar que los alemanes descubrieran las medallas Nobel de oro de Max von Laue y James Franck, Bohr hizo que De Hevesy las disolviera en agua regia . De esta forma, se almacenaron en un estante en el Instituto hasta después de la guerra, cuando el oro se precipitó y las medallas fueron revocadas por la Fundación Nobel. Bohr mantuvo el Instituto funcionando, pero todos los eruditos extranjeros se fueron. [83]
Encuentro con Heisenberg
Bohr estaba al tanto de la posibilidad de usar uranio-235 para construir una bomba atómica , refiriéndose a ella en conferencias en Gran Bretaña y Dinamarca poco antes y después de que comenzara la guerra, pero no creía que fuera técnicamente factible extraer una cantidad suficiente de uranio-235. [84] En septiembre de 1941, Heisenberg, quien se había convertido en jefe del proyecto de energía nuclear alemana , visitó Bohr en Copenhague. Durante esta reunión, los dos hombres tomaron un momento privado en el exterior, cuyo contenido ha causado mucha especulación, ya que ambos dieron cuentas diferentes. Según Heisenberg, comenzó a abordar la energía nuclear, la moralidad y la guerra, a la que Bohr parece haber reaccionado terminando abruptamente la conversación mientras no le daba a Heisenberg pistas sobre sus propias opiniones.[85] Ivan Supek , uno de los estudiantes y amigos de Heisenberg, afirmó que el tema principal de la reunión fue Carl Friedrich von Weizsäcker , quien había propuesto tratar de persuadir a Bohr para que medie en la paz entre Gran Bretaña y Alemania. [86]
En 1957, Heisenberg le escribió a Robert Jungk , quien estaba trabajando en el libro Más brillante que mil soles: una historia personal de los científicos atómicos . Heisenberg explicó que había visitado Copenhague para comunicar a Bohr las opiniones de varios científicos alemanes, que la producción de un arma nuclear era posible con grandes esfuerzos, y que esto generaba enormes responsabilidades para los científicos del mundo en ambos lados. [87] Cuando Bohr vio la descripción de Jungk en la traducción danesa del libro, redactó (pero nunca envió) una carta a Heisenberg, declarando que nunca entendió el propósito de la visita de Heisenberg, se sorprendió por la opinión de Heisenberg de que Alemania ganaría la guerra. , y que las armas atómicas podrían ser decisivas. [88]
La obra de Michael Frayn en 1998, Copenhagen, explora lo que podría haber ocurrido en la reunión de 1941 entre Heisenberg y Bohr. [89] Una versión de la obra televisiva de la BBC para la obra se proyectó por primera vez el 26 de septiembre de 2002, con Stephen Rea como Bohr y Daniel Craig como Heisenberg. La misma reunión había sido dramatizada previamente por la serie de documentales científicos Horizon de la BBC en 1992, con Anthony Bate como Bohr y Philip Anthony como Heisenberg. [90] La reunión también está dramatizada en la miniserie noruega / danesa / británica The Heavy Water War . [91]
Proyecto Manhattan
En septiembre de 1943, Bohr y su hermano Harald llegaron a la noticia de que los nazis consideraban que su familia era judía, ya que su madre era judía y que, por lo tanto, corrían peligro de ser arrestados. La resistencia danesa ayudó a Bohr y su esposa a escapar por mar a Suecia el 29 de septiembre. [92] [93] Al día siguiente, Bohr persuadió al rey Gustavo V de Suecia para que hiciera pública la voluntad de Suecia de proporcionar asilo a los refugiados judíos. El 2 de octubre de 1943, la radio sueca transmitió que Suecia estaba lista para ofrecer asilo, y el rescate masivo de los judíos daneses.por sus compatriotas siguieron rápidamente a partir de entonces. Algunos historiadores afirman que las acciones de Bohr llevaron directamente al rescate masivo, mientras que otros dicen que, aunque Bohr hizo todo lo que pudo por sus compatriotas, sus acciones no fueron una influencia decisiva en los eventos más amplios. [93] [94] [95] [96] Finalmente, más de 7,000 judíos daneses escaparon a Suecia. [97]
Cuando las noticias de la huida de Bohr llegaron a Gran Bretaña, Lord Cherwell le envió un telegrama a Bohr para pedirle que viniera a Gran Bretaña. Bohr llegó a Escocia el 6 de octubre en un Mosquito de Havilland operado por la British Overseas Airways Corporation (BOAC). [98] [99] Los Mosquitos eran aviones bombarderos de alta velocidad desarmados que se habían convertido para transportar cargamentos pequeños y valiosos o pasajeros importantes. Al volar a gran velocidad y gran altitud, podrían cruzar la Noruega ocupada por los alemanes y, sin embargo, evitar a los combatientes alemanes. Bohr, equipado con paracaídas, traje volador y máscara de oxígeno, pasó las tres horas de vuelo sobre un colchón en la bahía de bombas del avión . [100]Durante el vuelo, Bohr no usó su casco volador ya que era demasiado pequeño, y en consecuencia no escuchó las instrucciones del intercomunicador del piloto para encender su suministro de oxígeno cuando el avión ascendió a gran altitud para sobrevolar Noruega. Se desmayó por la falta de oxígeno y solo revivió cuando el avión descendió a una altitud inferior sobre el Mar del Norte. [101] [102] [103] El hijo de Bohr, Aage, siguió a su padre a Gran Bretaña en otro vuelo una semana más tarde, y se convirtió en su asistente personal. [104]
Bohr fue recibido calurosamente por James Chadwick y Sir John Anderson , pero por razones de seguridad, Bohr estuvo fuera de la vista. Le dieron un apartamento en el Palacio de St. James y una oficina con el equipo de desarrollo de armas nucleares de British Tube Alloys . Bohr se sorprendió de la cantidad de progreso que se había hecho. [104] [105] Chadwick organizó que Bohr visitara los Estados Unidos como consultor de Tube Alloys, con Aage como su asistente. [106] El 8 de diciembre de 1943, Bohr llegó a Washington, DC , donde se reunió con el director del Proyecto Manhattan , la brigadier general Leslie R. Groves, Jr.Visitó a Einstein y Pauli en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey , y fue a Los Álamos en Nuevo México , donde se estaban diseñando las armas nucleares. [107] Por razones de seguridad, fue llamado "Nicholas Baker" en los Estados Unidos, mientras que Aage se convirtió en "James Baker". [108] En mayo de 1944, el periódico de la resistencia danesa De frie Danske informó que se habían enterado de que 'el famoso hijo de Dinamarca, el profesor Niels Bohr' en octubre del año anterior había huido de su país a través de Suecia a Londres y de allí viajó a Moscú desde donde Se podría asumir que apoya el esfuerzo de guerra. [109]
Bohr no permaneció en Los Álamos, pero realizó una serie de visitas prolongadas durante los próximos dos años. Robert Oppenheimer reconoció a Bohr por actuar "como una figura paterna científica para los hombres más jóvenes", especialmente Richard Feynman . [110] Bohr dice: "No necesitaron mi ayuda para fabricar la bomba atómica". [111] Oppenheimer le dio crédito a Bohr por una importante contribución al trabajo sobre iniciadores de neutrones modulados . "Este dispositivo seguía siendo un acertijo obstinado", señaló Oppenheimer, "pero a principios de febrero de 1945, Niels Bohr aclaró lo que debía hacerse". [110]
Bohr reconoció pronto que las armas nucleares cambiarían las relaciones internacionales. En abril de 1944, recibió una carta de Peter Kapitza , escrita algunos meses antes cuando Bohr estaba en Suecia, invitándolo a venir a la Unión Soviética . La carta convenció a Bohr de que los soviéticos estaban al tanto del proyecto angloamericano y se esforzarían por ponerse al día. Envió a Kapitza una respuesta sin compromiso, que mostró a las autoridades en Gran Bretaña antes de publicar. [112] Bohr conoció a Churchill el 16 de mayo de 1944, pero descubrió que "no hablamos el mismo idioma". [113] Churchill no estuvo de acuerdo con la idea de apertura hacia los rusos hasta el punto que escribió en una carta: "Me parece que Bohr debería estar confinado o, en cualquier caso, hecho para ver que está muy cerca del borde de los delitos mortales". [114]
Oppenheimer sugirió que Bohr visite al presidente Franklin D. Roosevelt para convencerlo de que el Proyecto Manhattan debería compartirse con los soviéticos con la esperanza de acelerar sus resultados. El amigo de la Corte Suprema, el juez de la Corte Suprema, Felix Frankfurter , informó al presidente Roosevelt sobre las opiniones de Bohr, y tuvo lugar una reunión entre ellos el 26 de agosto de 1944. Roosevelt sugirió que Bohr regresara al Reino Unido para intentar obtener la aprobación británica. [115] [116]Cuando Churchill y Roosevelt se reunieron en Hyde Park el 19 de septiembre de 1944, rechazaron la idea de informar al mundo sobre el proyecto, y el asistente de su conversación contenía a un corredor que "debe hacerse una investigación sobre las actividades del profesor Bohr y los pasos a seguir. tomado para garantizar que él es responsable de que no se filtre información, en particular a los rusos ". [117]
En junio de 1950, Bohr dirigió una "Carta abierta" a las Naciones Unidas solicitando la cooperación internacional en materia de energía nuclear. [118] [119] [120] En la década de 1950, después de la primera prueba de armas nucleares de Unión Soviética , la Agencia Internacional de Energía Atómica se creó en la línea de la sugerencia de Bohr. [121] En 1957 recibió el primer Premio Átomos por la Paz . [122]
Años despues
Con la guerra terminada, Bohr regresó a Copenhague el 25 de agosto de 1945 y fue reelegido presidente de la Real Academia Danesa de Artes y Ciencias el 21 de septiembre. [124] En una reunión conmemorativa de la Academia celebrada el 17 de octubre de 1947 por el rey Christian X , quien murió en abril, el nuevo rey, Federico IX , anunció que estaba confiriendo la Orden del Elefante a Bohr. Este premio normalmente se otorgaba solo a la realeza y los jefes de estado, pero el rey dijo que honraba no solo a Bohr personalmente, sino a la ciencia danesa. [125] [126] Bohr diseñó su propio escudo de armas que mostraba un taijitu (símbolo de yin y yang) y un lema en latín:contraria sunt complementa , "los opuestos son complementarios". [127] [126]
La Segunda Guerra Mundial demostró que la ciencia, y la física en particular, ahora requerían considerables recursos financieros y materiales. Para evitar una fuga de cerebros a los Estados Unidos, doce países europeos se unieron para crear el CERN , una organización de investigación en línea con los laboratorios nacionales de los Estados Unidos, diseñados para emprender proyectos de Big Science más allá de los recursos de cualquiera de ellos. Pronto surgieron preguntas sobre la mejor ubicación para las instalaciones. Bohr y Kramers sintieron que el Instituto en Copenhague sería el sitio ideal. Pierre Auger, quien organizó las discusiones preliminares, no estuvo de acuerdo; sentía que tanto Bohr como su Instituto habían pasado su mejor momento, y que la presencia de Bohr eclipsaría a los demás. Después de un largo debate, Bohr prometió su apoyo al CERN en febrero de 1952, y Ginebra fue elegida como el sitio en octubre. El Grupo de Teoría del CERN se estableció en Copenhague hasta que su nuevo alojamiento en Ginebra estuvo listo en 1957. [128] Victor Weisskopf, quien luego se convirtió en el Director General del CERN , resumió el rol de Bohr y dijo que "hubo otras personalidades que comenzaron y concibieron" La idea del CERN . Sin embargo, el entusiasmo y las ideas de las otras personas no habrían sido suficientes si un hombre de su estatura no lo hubiera apoyado ". [129] [130]
Mientras tanto, los países escandinavos formaron el Instituto Nórdico de Física Teórica en 1957, con Bohr como su presidente. También participó en la fundación de Research Establishment Risø de la Comisión Danesa de Energía Atómica , y fue su primer presidente desde febrero de 1956. [131]
Bohr murió de insuficiencia cardíaca en su casa de Carlsberg el 18 de noviembre de 1962. [132] Fue incinerado y sus cenizas fueron enterradas en la parcela familiar del Cementerio de Assistens en la sección de Nørrebro de Copenhague, junto con las de sus padres, su hermano harald, y su hijo cristiano. Años más tarde, las cenizas de su esposa también fueron enterradas allí. [133] El 7 de octubre de 1965, en lo que habría sido su 80 cumpleaños, el Instituto de Física Teórica de la Universidad de Copenhague pasó a llamarse oficialmente a lo que se había llamado extraoficialmente durante muchos años: el Instituto Niels Bohr. [134] [135]
Reconocimientos
Bohr recibió numerosos honores y reconocimientos. Además del Premio Nobel, recibió la Medalla Hughes en 1921, la Medalla Matteucci en 1923, [136] la Medalla Franklin en 1926, [137] la Medalla Copley en 1938, la Orden del Elefante en 1947, los Átomos para El Premio de la Paz en 1957 y el Premio Sonning en 1961. [136] Se convirtió en miembro extranjero de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos en 1923 [138] y de la Royal Society en 1926. [139] Se conmemoró el semicentenario de la modelo Bohr en Dinamarca el 21 de noviembre de 1963 con unasello postal que representa a Bohr, el átomo de hidrógeno y la fórmula para la diferencia de dos niveles de energía de hidrógeno:. Varios otros países también han emitido sellos postales que representan a Bohr. [140] En 1997, el Banco Nacional de Dinamarca comenzó a circular el billete de 500 coronas con el retrato de Bohr fumando una pipa. [141] [142] Un asteroide, 3948 Bohr , recibió su nombre, [143] al igual que el cráter lunar de Bohr [136] y bohrium , el elemento químico con número atómico 107.
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