Bohr, Niels

Bohr, Niels

Il padre dell'atomo quantistico

Uno dei fondatori della fisica moderna è il danese Niels Henrik David Bohr, vissuto tra Ottocento e Novecento. Il modello dell'atomo da lui elaborato è uno dei primi successi della meccanica quantistica, la teoria che oggi permette di spiegare come funziona il mondo microscopico. Oltre che per i suoi contributi alla fisica, è ricordato anche per essersi battuto a favore di un uso pacifico dell'energia nucleare.

Gli anni di studio

Nato a Copenaghen nel 1885 da una famiglia di professori universitari, Bohr ebbe un'eccellente educazione scientifica e, ottenuto il dottorato, vinse una borsa di studio al Laboratorio Cavendish, in Inghilterra, sotto la guida di J. J. Thomson, il fisico inglese che aveva scoperto l'elettrone. La collaborazione con Thomson fu resa difficile da divergenze personali e dalla scarsa familiarità di Bohr con l'inglese, ma il periodo trascorso in Inghilterra fu fondamentale per la sua formazione. Qui, infatti, assistette a una conferenza di Ernest Rutherford, l'autore del modello classico dell'atomo, che lo impressionò enormemente. Nei giorni successivi riuscì a incontrare Rutherford di persona e, a dispetto delle difficoltà linguistiche, i due si intesero alla perfezione. Per questo Bohr decise di trascorrere l'ultima parte del suo soggiorno inglese a Manchester, città in cui Rutherford insegnava. Fu in questi sei mesi che Bohr elaborò la prima versione del modello quantistico dell'atomo.

Tornato a Copenaghen, pubblicò nel 1913 tre articoli fondamentali che descrivevano la struttura dell'atomo secondo il suo nuovo modello, e per questo contributo fu insignito del premio Nobel per la fisica nel 1922.

Il primo modello quantistico dell'atomo

Bohr ebbe la grande capacità di riunire principi fisici già noti con idee innovative per ottenere spiegazioni più accurate dei fenomeni naturali. Il suo studio dell'atomo è un esempio eccellente di questo stile di lavoro. Secondo il modello di Rutherford, gli elettroni orbitano stabilmente attorno al nucleo. Tuttavia era noto che una carica in movimento emette energia sotto forma di luce, cosicché in brevissimo tempo l'elettrone sarebbe dovuto cadere sul nucleo. Per capire come mai questo non avviene Bohr partì dal presupposto che gli elettroni orbitano attorno al nucleo, ma introdusse un'ipotesi rivoluzionaria: un atomo può assorbire o emettere energia non in modo continuo ma solo a tratti e in unità prefissate, dette quanti. L'idea dei quanti era stata avanzata qualche anno prima, senza riferimento all'atomo, da un altro grande scienziato, Max Planck. La nuova ipotesi permise a Bohr di calcolare con grande precisione le energie che un atomo può assorbire o emettere.

Un protagonista del Novecento

Il lavoro di Bohr attrasse l'attenzione di molti altri fisici teorici e in pochi anni si sviluppò una teoria completamente nuova, chiamata meccanica quantistica, che permise di spiegare il comportamento degli atomi. Anche negli anni seguenti Bohr fu sempre al centro delle più significative scoperte e quasi tutti i fisici importanti dell'epoca passarono periodi più o meno lunghi nell'istituto da lui diretto a Copenaghen, oggi noto, in suo onore, come Istituto Niels Bohr.

Durante i suoi studi sull'atomo Bohr si rese presto conto della possibilità di ricavare energia dalla forza nucleare di recente scoperta (reazione nucleare). Quando nel corso della Seconda guerra mondiale i Tedeschi invasero la Danimarca, preoccupato che riuscissero a costruire la bomba atomica, Bohr fuggì in Inghilterra e lavorò come consulente al Progetto Manhattan ‒ avviato nel 1942 dagli Stati Uniti in collaborazione con il governo britannico proprio per la realizzazione della bomba atomica ‒, senza tuttavia partecipare alla costruzione degli ordigni sganciati sul Giappone.

Conclusa la guerra, diventò attivissimo nella propaganda contro le armi nucleari (v. armi atomiche e nucleari): sostenne l'uso pacifico dell'energia atomica e patrocinò la creazione del Laboratorio europeo di fisica delle particelle elementari (CERN, Conseil européen pour la recherche nucléaire), che opera a Ginevra da cinquanta anni e che ha permesso all'Europa di raggiungere importanti traguardi scientifici. Quando morì, nel 1962, il mondo perse uno dei principali protagonisti della storia, oltre che della fisica, del Novecento.