Niels Bohr » Biografia e vida
Niels Bohr »Inventores e cientistas
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Bohr em 1922
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Bohr desenvolveu o modelo de Bohr do átomo, no qual ele propôs que os níveis de energia dos elétrons são discretos e que os elétrons giram em órbitas estáveis ao redor do núcleo atômico, mas podem pular de um nível de energia (ou órbita) para outro. Embora o modelo de Bohr tenha sido suplantado por outros modelos, seus princípios subjacentes permanecem válidos. Ele concebeu o princípio da complementaridade: que os itens poderiam ser analisados separadamente em termos de propriedades contraditórias, como se comportar como uma onda ou um fluxo de partículas. A noção de complementaridade dominou o pensamento de Bohr em ciência e filosofia.
Bohr fundou o Instituto de Física Teórica da Universidade de Copenhague, agora conhecido como Instituto Niels Bohr, que foi inaugurado em 1920. Bohr orientou e colaborou com físicos como Hans Kramers, Oskar Klein, George de Hevesy e Werner Heisenberg. Ele previu a existência de um novo elemento semelhante ao zircônio, que recebeu o nome de háfnio, após o nome latino para Copenhague, onde foi descoberto. Mais tarde, o elemento bohrium foi nomeado em sua homenagem.
Durante a década de 1930, Bohr ajudou refugiados do nazismo. Depois que a Dinamarca foi ocupada pelos alemães, ele teve uma famosa reunião com Heisenberg, que se tornou o chefe do projeto de armas nucleares da Alemanha. Em setembro de 1943, chegou a notícia de que Bohr estava prestes a ser preso pelos alemães e fugiu para a Suécia. De lá, foi levado para a Grã-Bretanha, onde se juntou ao projeto de armas nucleares da British Tube Alloys, e fez parte da missão britânica ao Projeto Manhattan. Depois da guerra, Bohr pediu cooperação internacional em energia nuclear. Ele estava envolvido com a criação do CERN e do Instituto de Pesquisa Risø da Comissão de Energia Atômica da Dinamarca e se tornou o primeiro presidente do Instituto Nórdico de Física Teórica em 1957.
Primeiros anos
Bohr nasceu em Copenhague, Dinamarca, em 7 de outubro de 1885, o segundo de três filhos de Christian Bohr, professor de fisiologia na Universidade de Copenhague, e Ellen Adler Bohr, que veio de uma rica família judia dinamarquesa proeminente em bancos e parlamentares. círculos. Ele tinha uma irmã mais velha, Jenny, e um irmão mais novo, Harald. Jenny tornou-se professora, enquanto Harald tornou-se matemático e jogador de futebol olímpico que jogou pela seleção dinamarquesa nos Jogos Olímpicos de Verão de 1908 em Londres. Bohr também era um jogador de futebol apaixonado, e os dois irmãos jogaram várias partidas pelo Akademisk Boldklub (Clube de Futebol Acadêmico), sediado em Copenhague, com Bohr como goleiro.
Bohr foi educado na Gammelholm Latin School, a partir dos sete anos de idade. Em 1903, Bohr se matriculou como estudante de graduação na Universidade de Copenhague. Sua maior graduação era física, que ele estudou com o professor Christian Christiansen, o único professor de física da universidade na época. Ele também estudou astronomia e matemática com o professor Thorvald Thiele e filosofia com o professor Harald Høffding, amigo de seu pai.
Em 1905, uma competição de medalhas de ouro foi patrocinada pela Real Academia Dinamarquesa de Ciências e Letras para investigar um método para medir a tensão superficial de líquidos que havia sido proposto por Lord Rayleigh em 1879. Isso envolvia medir a freqüência de oscilação do raio de um jato de água. Bohr conduziu uma série de experimentos usando o laboratório de seu pai na universidade; a universidade em si não tinha laboratório de física. Para completar seus experimentos, ele teve que fazer seu próprio material de vidro, criando tubos de ensaio com as seções elípticas cruzadas necessárias. Ele foi além da tarefa original, incorporando melhorias na teoria de Rayleigh e em seu método, levando em conta a viscosidade da água e trabalhando com amplitudes finitas, em vez de apenas infinitesimais. Seu ensaio, que ele apresentou no último minuto, ganhou o prêmio. Posteriormente, ele enviou uma versão aprimorada do artigo para a Royal Society, em Londres, para publicação nas Philosophical Transactions of the Royal Society .
Harald se tornou o primeiro dos dois irmãos Bohr a obter um mestrado, que ele ganhou em matemática em abril de 1909. Niels levou outros nove meses para ganhar o seu. Os alunos tiveram que apresentar uma tese sobre um assunto atribuído pelo seu supervisor. O supervisor de Bohr era Christiansen, e o tema que ele escolheu foi a teoria eletrônica dos metais. Bohr subseqüentemente elaborou sua tese de mestrado em sua muito maior tese de Doutor em Filosofia (dr. Phil.). Ele pesquisou a literatura sobre o assunto, estabelecendo um modelo postulado por Paul Drude e elaborado por Hendrik Lorentz, no qual os elétrons de um metal são considerados como se fossem um gás. Bohr estendeu o modelo de Lorentz, mas ainda era incapaz de explicar fenômenos como o efeito Hall, e concluiu que a teoria eletrônica não poderia explicar totalmente as propriedades magnéticas dos metais. A tese foi aceita em abril de 1911 e Bohr conduziu sua defesa formal em 13 de maio. Harald recebeu seu doutorado no ano anterior. A tese de Bohr foi inovadora, mas atraiu pouco interesse fora da Escandinávia porque foi escrita em dinamarquês, uma exigência da Universidade de Copenhague na época. Em 1921, a física holandesa Hendrika Johanna van Leeuwen derivaria independentemente um teorema da tese de Bohr que hoje é conhecida como o teorema de Bohr-van Leeuwen.
Em 1910, Bohr conheceu Margrethe Nørlund, irmã do matemático Niels Erik Nørlund. Bohr renunciou à sua filiação na Igreja da Dinamarca em 16 de abril de 1912, e ele e Margrethe se casaram em uma cerimônia civil na prefeitura de Slagelse em 1º de agosto. Anos depois, seu irmão Harald também deixou a igreja antes de se casar. Bohr e Margrethe tiveram seis filhos. O mais velho, Christian, morreu em um acidente de barco em 1934, e outro, Harald, morreu de meningite na infância. Aage Bohr tornou-se um físico de sucesso e, em 1975, recebeu o Prêmio Nobel de Física, como seu pai. Hans Bohr tornou-se médico; Erik Bohr, engenheiro químico; e Ernest, um advogado. Como seu tio Harald, Ernest Bohr tornou-se atleta olímpico, jogando hóquei de campo para a Dinamarca nos Jogos Olímpicos de Verão de 1948 em Londres.
Física
Modelo de Bohr
Em setembro de 1911, Bohr, apoiado por uma bolsa da Fundação Carlsberg, viajou para a Inglaterra.Na época, era onde a maior parte do trabalho teórico sobre a estrutura de átomos e moléculas estava sendo feito. Ele conheceu JJ Thomson, do Laboratório Cavendish e do Trinity College, em Cambridge. Ele participou de palestras sobre eletromagnetismo dadas por James Jeans e Joseph Larmor, e fez algumas pesquisas sobre os raios catódicos, mas não conseguiu impressionar Thomson. Ele teve mais sucesso com físicos mais jovens, como o australiano William Lawrence Bragg, e o neozelandês Ernest Rutherford, cujo modelo do átomo de Rutherford, em 1911, havia desafiado o modelo de pudim de ameixa de 1904 da Thomson. Bohr recebeu um convite de Rutherford para realizar trabalhos de pós-doutorado na Universidade Victoria de Manchester, onde Bohr conheceu George de Hevesy e Charles Galton Darwin (a quem Bohr se referiu como "o neto do verdadeiro Darwin").
Bohr retornou à Dinamarca em julho de 1912 para seu casamento e viajou pela Inglaterra e Escócia em sua lua de mel. Em seu retorno, ele se tornou um dentista privado na Universidade de Copenhague, dando palestras sobre termodinâmica. Martin Knudsen colocou o nome de Bohr à frente para um docente , que foi aprovado em julho de 1913, e Bohr então começou a ensinar estudantes de medicina. Seus três trabalhos, que mais tarde ficaram famosos como "a trilogia", foram publicados na Philosophical Magazine em julho, setembro e novembro daquele ano. Ele adaptou a estrutura nuclear de Rutherford à teoria quântica de Max Planck e assim criou seu modelo de Bohr do átomo.
Modelos planetários de átomos não eram novos, mas o tratamento de Bohr era. Tomando o artigo de 1912 de Darwin sobre o papel dos elétrons na interação de partículas alfa com um núcleo como ponto de partida, ele avançou a teoria dos elétrons viajando em órbitas ao redor do núcleo do átomo, com as propriedades químicas de cada elemento sendo largamente determinadas por o número de elétrons nas órbitas externas de seus átomos. Ele introduziu a ideia de que um elétron poderia cair de uma órbita de maior energia para uma mais baixa, no processo emitindo um quantum de energia discreta. Isso se tornou uma base para o que hoje é conhecido como a velha teoria quântica.
Em 1885, Johann Balmer apresentou sua série Balmer para descrever as linhas espectrais visíveis de um átomo de hidrogênio:
onde λ é o comprimento de onda da luz absorvida ou emitida e RH é a constante de Rydberg. A fórmula de Balmer era corroborada pela descoberta de linhas espectrais adicionais, mas durante trinta anos, ninguém conseguiu explicar por que funcionava. No primeiro artigo de sua trilogia, Bohr conseguiu extraí-lo de seu modelo:
onde m e é a massa do elétron, e é sua carga, h é a constante de Planck e Z é o número atômico do átomo (1 para hidrogênio).
O primeiro obstáculo do modelo foi a série Pickering, linhas que não se encaixavam na fórmula de Balmer. Quando questionado sobre isso por Alfred Fowler, Bohr respondeu que eles eram causados por hélio ionizado, átomos de hélio com apenas um elétron. O modelo de Bohr foi encontrado para trabalhar para esses íons. Muitos físicos mais antigos, como Thomson, Rayleigh e Hendrik Lorentz, não gostaram da trilogia, mas a geração mais jovem, incluindo Rutherford, David Hilbert, Albert Einstein, Enrico Fermi, Max Born e Arnold Sommerfeld, a consideraram um grande avanço. A aceitação da trilogia se deveu inteiramente à sua capacidade de explicar fenômenos que frustraram outros modelos e prever resultados que foram posteriormente verificados por experimentos. Hoje, o modelo de Bohr do átomo foi superado, mas ainda é o modelo mais conhecido do átomo, como freqüentemente aparece nos textos de física e química do ensino médio.
Bohr não gostava de ensinar estudantes de medicina. Ele decidiu voltar para Manchester, onde Rutherford lhe oferecera um emprego como leitor no lugar de Darwin, cujo mandato expirara. Bohr aceitou. Ele tirou uma licença da Universidade de Copenhague, que ele começou tirando férias no Tirol com seu irmão Harald e sua tia Hanna Adler. Lá, ele visitou a Universidade de Göttingen e a Universidade Ludwig Maximilian de Munique, onde conheceu Sommerfeld e conduziu seminários sobre a trilogia. A Primeira Guerra Mundial estourou enquanto estavam no Tirol, complicando muito a viagem de volta à Dinamarca e a subsequente viagem de Bohr a Margrethe para a Inglaterra, onde ele chegou em outubro de 1914. Eles permaneceram até julho de 1916, quando ele foi designado para o cargo. Presidente da Física Teórica da Universidade de Copenhague, uma posição criada especialmente para ele. Sua docencia foi abolida ao mesmo tempo, então ele ainda tinha que ensinar física para estudantes de medicina. Novos professores foram formalmente apresentados ao rei Christian X, que expressou seu prazer em conhecer um jogador de futebol tão famoso.
Instituto de Física
Em abril de 1917, Bohr iniciou uma campanha para estabelecer um Instituto de Física Teórica. Ele ganhou o apoio do governo dinamarquês e da Fundação Carlsberg, e contribuições consideráveis também foram feitas pela indústria e doadores privados, muitos deles judeus. A legislação que institui o Instituto foi aprovada em novembro de 1918. Hoje conhecido como Instituto Niels Bohr, foi inaugurado em 3 de março de 1921, com Bohr como seu diretor. Sua família mudou-se para um apartamento no primeiro andar. O instituto de Bohr serviu como um ponto focal para pesquisadores em mecânica quântica e assuntos relacionados nas décadas de 1920 e 1930, quando a maioria dos físicos teóricos mais conhecidos do mundo passou algum tempo em sua empresa. As chegadas adiantadas incluíram Hans Kramers dos Países Baixos, Oskar Klein da Suécia, George de Hevesy da Hungria, Wojciech Rubinowicz da Polónia e Svein Rosseland da Noruega. Bohr tornou-se amplamente apreciado como seu anfitrião e eminente colega. Klein e Rosseland produziram a primeira publicação do Instituto antes mesmo de ser aberta.
O modelo de Bohr funcionou bem para o hidrogênio, mas não conseguiu explicar elementos mais complexos. Em 1919, Bohr estava se afastando da ideia de que os elétrons orbitavam o núcleo e desenvolviam heurísticas para descrevê-los. Os elementos das terras raras representavam um problema de classificação particular para os químicos, porque eram quimicamente semelhantes. Um desenvolvimento importante veio em 1924 com a descoberta de Wolfgang Pauli do princípio de exclusão de Pauli, que colocou os modelos de Bohr em uma base teórica sólida. Bohr foi então capaz de declarar que o elemento ainda não descoberto 72 não era um elemento de terras raras, mas um elemento com propriedades químicas semelhantes às do zircônio. Ele foi imediatamente desafiado pelo químico francês Georges Urbain, que alegou ter descoberto um elemento de terra rara 72, que ele chamou de "celtium". No Instituto de Copenhague, Dirk Coster e George de Hevesy aceitaram o desafio de provar que Bohr estava certo e Urbain estava errado. Começar com uma ideia clara das propriedades químicas do elemento desconhecido simplificou enormemente o processo de pesquisa. Eles passaram por amostras do Museu de Mineralogia de Copenhague em busca de um elemento semelhante ao zircônio e logo o encontraram. O elemento, que eles chamaram de háfnio ( Hafnia sendo o nome latino para Copenhague) acabou sendo mais comum que o ouro.
Em 1922, Bohr recebeu o Prêmio Nobel de Física "por seus serviços na investigação da estrutura dos átomos e da radiação que emana deles". O prêmio, assim, reconheceu tanto a Trilogia quanto seu trabalho inicial no emergente campo da mecânica quântica. Por sua palestra no Nobel, Bohr deu a seu público uma pesquisa abrangente sobre o que era então conhecido sobre a estrutura do átomo, incluindo o princípio da correspondência, que ele havia formulado. Isso afirma que o comportamento dos sistemas descritos pela teoria quântica reproduz a física clássica no limite de grandes números quânticos.
A descoberta da dispersão de Compton por Arthur Holly Compton em 1923 convenceu a maioria dos físicos de que a luz era composta de fótons, e que a energia e o momento eram conservados em colisões entre elétrons e fótons. Em 1924, Bohr, Kramers e John C. Slater, um físico americano que trabalhava no Instituto em Copenhague, propuseram a teoria de Bohr-Kramers-Slater (BKS).Era mais um programa do que uma teoria física completa, pois as idéias que desenvolveu não eram elaboradas quantitativamente. A teoria BKS tornou-se a tentativa final de entender a interação da matéria e da radiação eletromagnética com base na antiga teoria quântica, na qual os fenômenos quânticos eram tratados pela imposição de restrições quânticas a uma descrição clássica de onda do campo eletromagnético.
A modelagem do comportamento atômico sob radiação eletromagnética incidente usando "osciladores virtuais" nas frequências de absorção e emissão, ao invés das freqüências aparentes (diferentes) das órbitas de Bohr, levou Max Born, Werner Heisenberg e Kramers a explorar diferentes modelos matemáticos. Eles levaram ao desenvolvimento da mecânica matricial, a primeira forma da moderna mecânica quântica. A teoria BKS também gerou discussão e renovou a atenção para as dificuldades nos fundamentos da antiga teoria quântica. O elemento mais provocativo da BKS - que o momento e a energia não seriam necessariamente conservados em cada interação, mas apenas estatisticamente - logo mostrou estar em conflito com os experimentos conduzidos por Walther Bothe e Hans Geiger. À luz desses resultados, Bohr informou a Darwin que "não há mais nada a fazer do que dar aos nossos esforços revolucionários um funeral tão honroso quanto possível".
Mecânica quântica
A introdução do spin por George Uhlenbeck e Samuel Goudsmit em novembro de 1925 foi um marco. No mês seguinte, Bohr viajou para Leiden para participar das comemorações do 50º aniversário de Hendrick Lorentz, recebendo seu doutorado. Quando seu trem parou em Hamburgo, ele foi recebido por Wolfgang Pauli e Otto Stern, que pediram sua opinião sobre a teoria da rotação.Bohr salientou que ele tinha preocupações sobre a interação entre elétrons e campos magnéticos.Quando chegou a Leiden, Paul Ehrenfest e Albert Einstein informaram Bohr que Einstein havia resolvido esse problema usando a relatividade. Bohr então fez com que Uhlenbeck e Goudsmit incorporassem isso em seu artigo. Assim, quando ele conheceu Werner Heisenberg e Pascual Jordan em Göttingen no caminho de volta, ele se tornou, em suas próprias palavras, "um profeta do evangelho do imã de elétrons".
Heisenberg veio pela primeira vez a Copenhague em 1924, depois retornou a Göttingen em junho de 1925, pouco tempo depois desenvolvendo os fundamentos matemáticos da mecânica quântica. Quando ele mostrou seus resultados para Max Born em Göttingen, Born percebeu que eles poderiam ser melhor expressos usando matrizes. Esse trabalho atraiu a atenção do físico britânico Paul Dirac, que chegou a Copenhague por seis meses em setembro de 1926. O físico austríaco Erwin Schrödinger também visitou em 1926. Sua tentativa de explicar a física quântica em termos clássicos usando a mecânica das ondas impressionou Bohr, que acreditou. contribuiu "tanto para a clareza matemática e simplicidade que representa um avanço gigantesco sobre todas as formas anteriores de mecânica quântica".
Quando Kramers deixou o Instituto em 1926 para assumir uma cadeira como professor de física teórica na Universidade de Utrecht, Bohr conseguiu que Heisenberg retornasse e ocupasse o lugar de Kramers como lektor na Universidade de Copenhague. Heisenberg trabalhou em Copenhague como professor universitário e assistente de Bohr de 1926 a 1927.
Bohr se convenceu de que a luz se comportava como ondas e partículas e, em 1927, experimentos confirmaram a hipótese de Broglie de que a matéria (como elétrons) também se comportava como ondas. Ele concebeu o princípio filosófico da complementaridade: que os itens poderiam ter propriedades aparentemente mutuamente exclusivas, como ser uma onda ou um fluxo de partículas, dependendo da estrutura experimental. Ele sentiu que não foi totalmente compreendido pelos filósofos profissionais.
Em Copenhague, em 1927, Heisenberg desenvolveu seu princípio de incerteza, que Bohr abraçou.Em um artigo que ele apresentou na Conferência de Volta em Como, em setembro de 1927, ele demonstrou que o princípio da incerteza poderia ser derivado de argumentos clássicos, sem terminologia ou matrizes quânticas. Einstein preferiu o determinismo da física clássica à nova física quântica probabilística à qual ele próprio contribuiu. Questões filosóficas que surgiram dos novos aspectos da mecânica quântica tornaram-se temas amplamente discutidos. Einstein e Bohr tiveram argumentos bem-humorados sobre essas questões ao longo de suas vidas.
Em 1914, Carl Jacobsen, o herdeiro das cervejarias Carlsberg, legou sua mansão para ser usada por toda a vida pelos dinamarqueses que fizeram a contribuição mais proeminente para a ciência, literatura ou artes, como uma residência honorária (dinamarquês: Æresbolig ). Harald Høffding foi o primeiro ocupante e, após sua morte em julho de 1931, a Academia Real Dinamarquesa de Ciências e Letras deu a ocupação de Bohr. Ele e sua família se mudaram para lá em 1932. Ele foi eleito presidente da Academia em 17 de março de 1939.
Em 1929, o fenômeno da decadência beta levou Bohr a sugerir novamente que a lei de conservação de energia fosse abandonada, mas o hipotético neutrino de Enrico Fermi e a subsequente descoberta do nêutron em 1932 forneceram outra explicação. Isso levou Bohr a criar uma nova teoria do núcleo composto em 1936, que explicava como os nêutrons poderiam ser capturados pelo núcleo. Neste modelo, o núcleo poderia ser deformado como uma gota de líquido. Ele trabalhou nisso com um novo colaborador, o físico dinamarquês Fritz Kalckar, que morreu repentinamente em 1938.
A descoberta da fissão nuclear por Otto Hahn em dezembro de 1938 (e sua explicação teórica por Lise Meitner) gerou intenso interesse entre os físicos. Bohr trouxe a notícia para os Estados Unidos, onde abriu a Quinta Conferência de Washington sobre Física Teórica com Fermi em 26 de janeiro de 1939. Quando Bohr disse a George Placzek que isso resolveu todos os mistérios dos elementos transurânicos, Placzek disse que uma permanecia: a captura de nêutrons as energias do urânio não coincidem com as da sua decadência. Bohr pensou sobre isso por alguns minutos e depois anunciou a Placzek, Léon Rosenfeld e John Wheeler que "eu entendi tudo". Baseado em seu modelo de gota líquida do núcleo, Bohr concluiu que era o isótopo do urânio-235 e não o urânio-238 mais abundante que era o principal responsável pela fissão com nêutrons térmicos. Em abril de 1940, John R. Dunning demonstrou que Bohr estava correto. Nesse meio tempo, Bohr e Wheeler desenvolveram um tratamento teórico que publicaram em um artigo de setembro de 1939 sobre "O Mecanismo da Fissão Nuclear".
Filosofia
Bohr leu o filósofo existencialista cristão dinamarquês do século XIX, Søren Kierkegaard. Richard Rhodes argumentou em The Making of the Atomic Bomb que Bohr foi influenciado por Kierkegaard através de Høffding. Em 1909, Bohr enviou o Stages on Life's Way , de seu irmão Kierkegaard, como presente de aniversário. Na carta em anexo, Bohr escreveu: "É a única coisa que tenho que enviar para casa; mas não acredito que seria muito fácil encontrar algo melhor ... até acho que é uma das coisas mais deliciosas que eu já li. " Bohr gostou da linguagem e do estilo literário de Kierkegaard, mas mencionou que ele tinha algum desacordo com a filosofia de Kierkegaard. Alguns dos biógrafos de Bohr sugeriram que esse desacordo derivava da defesa de Kierkegaard do cristianismo, enquanto Bohr era ateu.
Houve alguma discussão sobre até que ponto Kierkegaard influenciou a filosofia e a ciência de Bohr. David Favrholdt argumentou que Kierkegaard tinha influência mínima sobre o trabalho de Bohr, considerando a afirmação de Bohr sobre discordar de Kierkegaard, enquanto Jan Faye argumentava que se pode discordar do conteúdo de uma teoria e aceitar suas premissas e estrutura gerais.
Nazismo e Segunda Guerra Mundial
A ascensão do nazismo na Alemanha levou muitos estudiosos a fugir de seus países, seja porque eram judeus ou porque eram oponentes políticos do regime nazista. Em 1933, a Fundação Rockefeller criou um fundo para ajudar a apoiar os acadêmicos refugiados, e Bohr discutiu esse programa com o Presidente da Fundação Rockefeller, Max Mason, em maio de 1933, durante uma visita aos Estados Unidos. Bohr ofereceu aos refugiados empregos temporários no Instituto, proporcionou-lhes apoio financeiro, providenciou a concessão de bolsas de estudo da Fundação Rockefeller e, finalmente, encontrou-os em instituições de todo o mundo. Os que ele ajudou incluíram Guido Beck, Felix 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 e Victor Weisskopf.
Em abril de 1940, no início da Segunda Guerra Mundial, a Alemanha nazista invadiu e ocupou a Dinamarca. Para evitar que os alemães descobrissem as medalhas de ouro de Max von Laue e James Franck, Bohr mandou que Hevesy as dissolvesse em aqua regia. Nesta forma, eles foram armazenados em uma prateleira no Instituto até depois da guerra, quando o ouro foi precipitado e as medalhas foram atingidas pela Fundação Nobel. Bohr manteve o Instituto funcionando, mas todos os acadêmicos estrangeiros partiram.
Encontro com Heisenberg
Bohr estava ciente da possibilidade de usar urânio-235 para construir uma bomba atômica, referindo-se a ela em palestras na Grã-Bretanha e Dinamarca pouco antes e depois do início da guerra, mas não acreditava que fosse tecnicamente viável extrair uma quantidade suficiente de urânio-235. Em setembro de 1941, Heisenberg, que se tornara chefe do projeto alemão de energia nuclear, visitou Bohr em Copenhague. Durante este encontro, os dois homens passaram um momento privado do lado de fora, cujo conteúdo causou muita especulação, já que ambos deram contas diferentes. De acordo com Heisenberg, ele começou a abordar a energia nuclear, a moralidade e a guerra, ao que Bohr parece ter reagido encerrando a conversa abruptamente, sem dar pistas a Heisenberg sobre suas próprias opiniões. Ivan Supek, um dos estudantes e amigos de Heisenberg, afirmou que o tema principal do encontro era Carl Friedrich von Weizsäcker, que havia proposto tentar convencer Bohr a mediar a paz entre a Grã-Bretanha e a Alemanha.
Em 1957, Heisenberg escreveu para Robert Jungk, que estava trabalhando no livro Mais brilhante que um milésimo de sol: uma história pessoal dos cientistas atômicos . Heisenberg explicou que ele havia visitado Copenhague para comunicar a Bohr a opinião de vários cientistas alemães, que a produção de uma arma nuclear era possível com grandes esforços, e isso levantava enormes responsabilidades sobre os cientistas do mundo em ambos os lados. Quando Bohr viu a descrição de Jungk na tradução dinamarquesa do livro, ele escreveu (mas nunca enviou) uma carta para Heisenberg, afirmando que nunca entendeu o propósito da visita de Heisenberg, ficou chocado com a opinião de Heisenberg de que a Alemanha venceria a guerra e que armas atômicas podem ser decisivas.
A peça de Michael Frayn, em 1998, explora o que poderia ter acontecido na reunião de 1941 entre Heisenberg e Bohr. Uma versão cinematográfica da BBC para a televisão foi exibida pela primeira vez em 26 de setembro de 2002, com Stephen Rea como Bohr e Daniel Craig como Heisenberg. O mesmo encontro já havia sido dramatizado pela série de documentários científicos da Horizon, da BBC, em 1992, com Anthony Bate como Bohr e Philip Anthony como Heisenberg. A reunião também é dramatizada na minissérie norueguesa / dinamarquesa / britânica The Heavy Water War .
Projeto Manhattan
Em setembro de 1943, chegaram notícias de Bohr e seu irmão Harald de que os nazistas consideravam a família deles judia, já que a mãe deles era judia e, portanto, corriam o risco de serem presos. A resistência dinamarquesa ajudou Bohr e sua esposa a fugir por mar até a Suécia em 29 de setembro. No dia seguinte, Bohr persuadiu o rei Gustaf V da Suécia a tornar pública a disposição da Suécia de fornecer asilo aos refugiados judeus. Em 2 de outubro de 1943, a rádio sueca transmitiu que a Suécia estava pronta para oferecer asilo, e o resgate em massa dos judeus dinamarqueses por seus compatriotas ocorreu logo em seguida. Alguns historiadores afirmam que as ações de Bohr levaram diretamente ao resgate em massa, enquanto outros dizem que, embora Bohr tenha feito tudo o que podia para seus compatriotas, suas ações não foram uma influência decisiva nos eventos mais amplos. Eventualmente, mais de 7.000 judeus dinamarqueses escaparam para a Suécia. .
Quando as notícias da fuga de Bohr chegaram à Grã-Bretanha, Lorde Cherwell enviou um telegrama a Bohr, pedindo-lhe que fosse à Inglaterra. Bohr chegou à Escócia em 6 de outubro em um Mosquito de Havilland operado pela British Overseas Airways Corporation (BOAC). Os Mosquitos eram aviões-bombardeiros de alta velocidade desarmados que haviam sido convertidos para transportar pequenas cargas valiosas ou passageiros importantes. Voando em alta velocidade e alta altitude, eles poderiam cruzar a Noruega ocupada pelos alemães e, ainda assim, evitar os caças alemães. Bohr, equipado com pára-quedas, traje voador e máscara de oxigênio, passou o voo de três horas deitado em um colchão no compartimento de bombas da aeronave. Durante o voo, Bohr não usava o capacete voador porque era pequeno demais e, conseqüentemente, não ouviu as instruções do intercomunicador do piloto para ligar seu suprimento de oxigênio quando o avião subiu a grande altitude para sobrevoar a Noruega. Ele desmaiou de fome de oxigênio e só reviveu quando a aeronave desceu para uma altitude mais baixa sobre o Mar do Norte. O filho de Bohr, Aage, seguiu seu pai para a Grã-Bretanha em outro voo, uma semana depois, e tornou-se seu assistente pessoal.
Bohr foi calorosamente recebido por James Chadwick e Sir John Anderson, mas por razões de segurança, Bohr foi mantido fora de vista. Foi-lhe dado um apartamento no Palácio de St. James e um escritório com a equipe de desenvolvimento de armas nucleares da British Tube Alloys. Bohr ficou surpreso com a quantidade de progresso que havia sido feito. Hadham conseguiu que Bohr visitasse os Estados Unidos como consultor da Tube Alloys, com Aage como seu assistente. Em 8 de dezembro de 1943, Bohr chegou a Washington, DC, onde se encontrou com o diretor do Projeto Manhattan, brigadeiro-general Leslie R. Groves, Jr. Ele visitou Einstein e Pauli no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, Nova Jersey, e foi para Los Alamos, no Novo México, onde as armas nucleares estavam sendo projetadas. Por questões de segurança, ele passou a ser chamado de "Nicholas Baker" nos Estados Unidos, enquanto Aage se tornou "James Baker". Em maio de 1944, o jornal de resistência dinamarquês De frie Danske relatou que eles haviam aprendido que "o famoso filho da Dinamarca Professor Niels Bohr" em outubro do ano anterior tinha fugido de seu país via Suécia para Londres e de lá viajou para Moscou de onde ele poderia estar assumido para apoiar o esforço de guerra.
Bohr não permaneceu em Los Alamos, mas pagou uma série de visitas prolongadas ao longo dos dois anos seguintes. Robert Oppenheimer creditou Bohr a atuar "como uma figura paterna científica para os homens mais jovens", mais notavelmente Richard Feynman.Bohr é citado como tendo dito: "Eles não precisaram da minha ajuda para fazer a bomba atômica". Oppenheimer deu crédito a Bohr por uma contribuição importante para o trabalho sobre os iniciadores de nêutrons modulados. "Este dispositivo permaneceu um enigma teimoso", observou Oppenheimer, "mas no início de fevereiro de 1945, Niels Bohr esclareceu o que tinha de ser feito".
Bohr reconheceu cedo que as armas nucleares mudariam as relações internacionais. Em abril de 1944, ele recebeu uma carta de Peter Kapitza, escrita alguns meses antes, quando Bohr estava na Suécia, convidando-o a vir para a União Soviética. A carta convenceu Bohr de que os soviéticos estavam cientes do projeto anglo-americano e se esforçariam para alcançá-lo. Ele enviou a Kapitza uma resposta não-comprometedora, que ele mostrou às autoridades na Grã-Bretanha antes de postar. Bohr conheceu Churchill em 16 de maio de 1944, mas descobriu que "não falávamos a mesma língua". Churchill discordou da ideia de abertura em relação aos russos a ponto de escrever em uma carta: "Parece-me que Bohr deveria ficar confinado ou, pelo menos, ver que está muito perto dos crimes mortais."
Oppenheimer sugeriu que Bohr visitasse o presidente Franklin D. Roosevelt para convencê-lo de que o Projeto Manhattan deveria ser compartilhado com os soviéticos na esperança de acelerar seus resultados. O amigo de Bohr, o juiz da Suprema Corte Felix Frankfurter, informou o presidente Roosevelt sobre as opiniões de Bohr, e uma reunião entre eles ocorreu em 26 de agosto de 1944. Roosevelt sugeriu que Bohr retornasse ao Reino Unido para tentar obter a aprovação britânica.Quando Churchill e Roosevelt se encontraram no Hyde Park em 19 de setembro de 1944, eles rejeitaram a idéia de informar o mundo sobre o projeto, e o assistente da conversa deles continha um cavaleiro que "investigações deveriam ser feitas em relação às atividades do professor Bohr e passos". tomadas para garantir que ele é responsável por nenhum vazamento de informações, especialmente para os russos ".
Em junho de 1950, Bohr dirigiu uma "carta aberta" às Nações Unidas pedindo a cooperação internacional em energia nuclear. Na década de 1950, após o primeiro teste de armas nucleares da União Soviética, a Agência Internacional de Energia Atômica foi criada de acordo com a sugestão de Bohr. Em 1957 ele recebeu o primeiro prêmio Atoms for Peace.
Anos depois
Com a guerra agora terminada, Bohr retornou a Copenhague em 25 de agosto de 1945, e foi reeleito Presidente da Real Academia Dinamarquesa de Artes e Ciências em 21 de setembro. Em uma reunião da Academia em 17 de outubro de 1947 para o rei Christian X, que havia morrido em abril, o novo rei, Frederico IX, anunciou que estava entregando a Ordem do Elefante em Bohr. Este prêmio foi normalmente concedido apenas à realeza e aos chefes de estado, mas o rei disse que honrou não apenas Bohr pessoalmente, mas a ciência dinamarquesa. Bohr projetou seu próprio brasão que continha um taijitu (símbolo do yin e do yang) e um lema em latim: contraria sunt complementa , "os opostos são complementares".
A Segunda Guerra Mundial demonstrou que a ciência, e a física em particular, agora exigiam recursos financeiros e materiais consideráveis. Para evitar uma fuga de cérebros para os Estados Unidos, doze países europeus se uniram para criar o CERN, uma organização de pesquisa nos moldes dos laboratórios nacionais dos Estados Unidos, destinada a empreender projetos da Big Science além dos recursos de qualquer um deles. Surgiram logo questões sobre a melhor localização para as instalações. Bohr e Kramers achavam que o Instituto em Copenhague seria o local ideal. Pierre Auger, que organizou as discussões preliminares, discordou; ele achava que tanto Bohr quanto seu Instituto haviam passado do auge e que a presença de Bohr ofuscaria os outros. Após um longo debate, Bohr prometeu seu apoio ao CERN em fevereiro de 1952, e Genebra foi escolhida como sede em outubro. O Grupo da Teoria do CERN ficou em Copenhague até o novo alojamento em Genebra estar pronto em 1957. Victor Weisskopf, que mais tarde se tornou o Diretor Geral do CERN, resumiu o papel de Bohr, dizendo que "havia outras personalidades que iniciaram e conceberam a idéia de CERN. O entusiasmo e as idéias das outras pessoas não teriam sido suficientes, no entanto, se um homem de sua estatura não tivesse apoiado isso ".
Enquanto isso, os países escandinavos formaram o Instituto Nórdico de Física Teórica em 1957, com Bohr como seu presidente. Ele também esteve envolvido com a fundação do Research Research Risø da Comissão Dinamarquesa de Energia Atômica, e serviu como seu primeiro presidente em fevereiro de 1956.
Bohr morreu de insuficiência cardíaca em sua casa em Carlsberg em 18 de novembro de 1962. Ele foi cremado e suas cinzas foram enterradas no terreno da família no cemitério de Assistens na seção de Nørrebro em Copenhague, junto com os de seus pais, seu irmão Harald e seu filho Christian. Anos depois, as cinzas de sua esposa também foram enterradas lá. Em 7 de outubro de 1965, no que seria seu octogésimo aniversário, o Instituto de Física Teórica da Universidade de Copenhague foi oficialmente renomeado para o que havia sido chamado extraoficialmente por muitos anos: o Instituto Niels Bohr.
Elogios
Bohr recebeu numerosas honrarias e elogios. Além do Prêmio Nobel, ele recebeu a Medalha Hughes em 1921, a Medalha Matteucci em 1923, a Medalha Franklin em 1926, a Medalha Copley em 1938, a Ordem do Elefante em 1947, o prêmio Atoms for Peace em 1957 e o Prêmio Sonning em 1961. Tornou-se membro estrangeiro da Academia Real Holandesa de Artes e Ciências em 1923 e da Royal Society em 1926. O semicentenário do modelo Bohr foi comemorado na Dinamarca em 21 de novembro de 1963 com um selo postal representando Bohr, o hidrogênio átomo e a fórmula para a diferença de quaisquer dois níveis de energia de hidrogênio: . Vários outros países também emitiram selos postais representando Bohr. Em 1997, o Banco Nacional da Dinamarca começou a circular a nota de 500-krone com o retrato de Bohr fumando um cachimbo. Um asteroide, 3948 Bohr, foi nomeado em sua homenagem, assim como a cratera lunar de Bohr e o bohrium, o elemento químico com número atômico 107.
Obtido de: Niels_Bohr