NIELS BOHR (1885 - 1962)
Niels Bohr (Ninxơ Bo) sinh ngày 7 tháng 10 năm 1885 tại Coperthagen thủ đô Đan Mạch. Sau khi tốt nghiệp trung học, ông vào học trường Đại học Copenhagen, nơi bố ông là Christian Bohr, làm Giáo sư sinh lý học và anh ông Harald Bohr là Giáo sư toán học. Đỗ Tiến sĩ khoa học năm 1909, ông đã tiến hành nghiên cứu khoa học tại Anh, lúc đầu ở Cavendish dưới sự hướng dẫn của nhà vật lý nổi tiếng J.J.Thomson được giải thưởng Nobel vật lý năm 1906, tiếp theo là tại Manchester, dưới sự hướng dẫn của E.Rutherford người được giải thưởng Nobel vật lý năm 1908.
Cho đến cuối thế kỷ XIX, khoa học đã chứng minh được rằng vật chất cấu tạo bằng phân tử và một phân tử lại gồm nhiều nguyên tử. Ví thể như phân tử muối (Natri clorua) gồm có hai nguyên tử là Natri và Clo, nguyên tử được xem là thành phần nhỏ cuối cùng không thể chia cắt được nữa đã cấu tạo nên vật chất. Nhà vật lý J.J.Thomson đã đề xướng ra một mô hình cấu tạo của nguyên tử gọi là “mẫu nguyên tử Thomson”. Theo mô hình này thì nguyên tử là những quả cầu nhỏ đặc đường kính khoảng một phần trăm triệu centimét (10-8cm). Vật chất trong nguyên tử mang điện dương và được phân bố đều trong nguyên tử còn các electron mang điện âm cũng phân bổ đều và lơ lửng trong nguyên tử.
Năm 1895, Henri Becquerel phát hiện ra hiện tượng phóng xạ của Uranium, ông bà Pierre và Marie Curie tìm ra các chất phóng xạ Polonium và Radium. Các chất Uranium, Polonium, Radium phát ra phóng xạ thiên nhiên bức xạ alpha, bêta, gamma. Nếu như nguyên tử là một hòn bi đặc thì những tia phóng xạ ấy ở đâu mà ra? Mẫu nguyên tử Thomson đã không giải thích được hiện tượng phóng xạ.
Năm 1911, E.Rutherford làm thí nghiệm dùng chùm hạt alpha bắn lên một lá vàng dát mỏng, sau lá vàng để một màn huỳnh quang. Ông phát hiện rằng lá vàng không ngăn chặn các hạt alpha tác động lên màn huỳnh quang, các hạt này đi qua lá vàng như đi qua chỗ trống, chứng tỏ nguyên tử không phỉ là những hòn bi đặc, mà rất rỗng.
Dựa trên thí nghiệm tán xạ hạt alpha của Rutheford và những quan sát thực nghiệm khác, N.Bohr đã đề ra một mô hình mới của nguyên tử mang tên ''mẫu nguyên tử Bohr". Theo mô hình này, nguyên tử gồm có một hạt nhân tích điện dương kích thước chỉ bằng một phần mười vạn lần nguyên tử nhưng chứa đựng hầu hết khối lượng của nguyên tử xung quanh có các electron tích điện âm chạy trên những quỹ đạo nhất định giống như các hành tinh chạy quanh Mặt trời. Vì vậy mà người ta còn gọi “mẫu nguyên tử Bohr” là “mẫu hành tinh nguyên tử”.
Để xây dựng mô hình này, N.Bohr đã phải đề xuất ra các tiên đề sau:
1. Electron trong nguyên tử chỉ có thể ở trong một số quỹ đạo dừng xác định và ổn định, khí nằm trên các quỹ đạo này electron không bức xạ.
2. Electron chỉ bức xạ khi chuyển từ quỹ đạo dừng này sang quỹ đạo dừng khác.
3. Trong tất cả những quỹ đạo khả dĩ của Electron quanh hạt nhân, chỉ tồn tại những quỹ đạo nào mà mômen động lượng M của Electron bằng một số nguyên lần hằng số Planck h chia cho 2
.
Mẫu nguyên tử N.Bohr ra đời từ năm 1913 đến nay đã hơn 80 năm vẫn được xem là đúng đắn và làm cơ sở cho sự giải thích mọi hiện tượng trong thế giới vi mô. Phát minh lớn này đã đưa N.Bohr lên vị trí một trong những nhà vật lý lớn nhất của thế kỷ và một trong những người đi tiên phong mở đường cho ngành vật lý hạt nhân hiện đại. Năm 1922, ông được tặng giải thưởng Nobel về vật lý.
Từ năm 1916, ông được phong là Giáo sư vật lý lý thuyết trường Đại học Copenhagen và từ năm 1920 là Viện trưởng Viện Vật lý lý thuyết Copenhagen. Năm 1943, sau khi Hitler xâm chiếm Đan Mạch ông đã mạo hiểm trốn sang Mỹ. Tại Mỹ, ông làm cố vấn cho Chính phủ Mỹ về các vấn đề có liên quan đến hạt nhân. Sau khi chiến tranh thế giới lần thứ hai kết thúc, ông đã về Đan Mạch sáng lập ra ''Trường phái vật lý lý thuyết Copenhagen'' và đã có ảnh hưởng lớn đến sự nghiệp phát triển của vật lý học. Ông mất tại Copenhagen ngày 18-11-1962.
53 năm sau khi N.Bohr được giải thưởng Nobel vì đã phát minh mô hình cấu tạo của nguyên tử, năm 1975 con trai ông là A.Bohr đã được tặng giải thưởng Nobel về vật lý vì đã phát minh ra mô hình cấu tạo của hạt nhân nguyên tử. Đây là một trong hai trường hợp mà cả hai cha con đều được giải thưởng Nobel về vật lý. Trường hợp đầu là J.J.Thomson người Anh và con là G.P.Thomson đều được giải thưởng Nobel về vật lý năm 1906 và năm 1937.
GS. - TSKH. ĐINH NGỌC LÂN
