Niels Bohr
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Introduction

Niels Bohr
Niels Bohr
Naissance 7 octobre 1885
Copenhague (Danemark)
Décès 18 novembre 1962 (à 77 ans)
Copenhague (Danemark)
Nationalité Danemark Danois
Champs Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...), mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique. Cette dénomination s'oppose à celle de physique...)
Institution Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Cambridge
Université de Manchester
Université de Copenhague
Diplômé Université de Copenhague
Célèbre pour Modèle de Bohr (Le modèle de Bohr est une théorie physique, basée sur le modèle planétaire de Rutherford cherchant à comprendre la constitution d'un atome, et plus particulièrement, celui de l'hydrogène et des ions hydrogénoïdes (ions ne...)
Principe de complémentarité
Interprétation de Copenhague
Distinctions Prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il récompense des figures scientifiques éminentes...) (1922)

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Niels Henrik David Bohr (7 octobre 1885 à Copenhague, Danemark - 18 novembre 1962 à Copenhague) est un physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les...) danois. Il est surtout connu pour son apport à l'édification de la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet un...) quantique, pour lequel il a reçu de nombreux honneurs. Il est notamment lauréat du prix Nobel de physique de 1922.

Biographie

Né de Christian Bohr, professeur de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain...) et recteur d'université, de confession luthérienne, et Ellen Adler, d'origine juive, Niels Bohr (Niels Henrik David Bohr (7 octobre 1885 à Copenhague, Danemark - 18 novembre 1962 à Copenhague) est un physicien danois. Il est surtout connu pour son apport à...) a un frère cadet, Harald Bohr, mathématicien (Un mathématicien est au sens restreint un chercheur en mathématiques, par extension toute personne faisant des mathématiques la base de son activité principale. Ce terme recouvre une large...) et sportif de haut niveau (il joua dans l'équipe nationale de football et participa aux Jeux olympiques d'été de 1908 tenus à Londres), ainsi qu'une sœur ainée, Jenny.

Niels entre à l'université de Copenhague en 1903. Dès 1906, il travaille sur le thème des vibrations d'un jet de liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) et son mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) obtient une récompense de l'Académie (Une académie est une assemblée de gens de lettres, de savants et/ou d'artistes reconnus par leurs pairs, qui a pour mission de veiller aux usages dans leurs disciplines respectives et de publier des...) royale danoise des sciences et des lettres. Il obtient un doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement le grade universitaire le plus élevé. Le titulaire de ce grade est le docteur. Selon les pays et les époques, le doctorat peut...) à l'université de Copenhague en 1911 « Sur la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une...) électronique des métaux », émettant ses premières idées sur la structure atomique. Quelques mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) avant la soutenance, il se fiance avec Margrethe Norlung.

Il obtient une bourse de la fondation Carlsberg et veut dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) travailler à l'université de Cambridge avec le professeur Joseph John Thomson dont le modèle atomique, sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés...) de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non...) positive dans laquelle sont plongées les électrons, ne satisfait pas totalement son élève. Bohr rencontre alors Ernest Rutherford qu'il rejoint à Manchester (Angleterre).

Se basant sur les théories de Rutherford, il publie en 1913 un modèle de la structure de l'atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps...) mais aussi de la liaison chimique dans une série de trois articles dans la revue Philosophical Magazine. Cette théorie présente l'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec...) comme un noyau autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...) duquel gravitent des électrons, les orbites les plus éloignées du noyau comprenant le plus d'électrons, ce qui détermine les propriétés chimiques de l'atome. Les électrons ont la possibilité de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) d'une couche à une autre, émettant un quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus petite mesure...) d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), le photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se...). Cette théorie est à la base de la mécanique quantique. Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut...) s'intéresse de très près à cette théorie dès sa publication. Ce modèle est confirmé expérimentalement quelques années plus tard.

Il rentre au Danemark en 1912 et se marie peu après. De cette union naitront six garçons, le plus connu étant Aage Bohr, lauréat du prix Nobel de physique de 1975. Il devient assistant à la chaire de physique de l'université de Copenhague. Il accepte un poste de professeur à l'université de Manchester en 1914. Durant la Première Guerre mondiale, le Danemark est un État neutre et Bohr peut rester dans la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) civile, même en Angleterre (L’Angleterre (England en anglais) est l'une des quatre nations constitutives du Royaume-Uni. Elle est de loin la plus peuplée, avec 50 763 000 habitants (en 2006), qui...) où il se trouve. Il en profite pour peaufiner son modèle atomique en y introduisant des idées relativistes quant aux mouvements des électrons, théorie reprise et complétée par Arnold Sommerfeld.

En 1916, Bohr devient professeur à l'université de Copenhague dans la chaire de physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois physiques et en développe le formalisme mathématique.) tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) juste créée. Il est nommé en 1920, directeur du tout nouvel Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de la physique théorique dont il est fondateur. Cet établissement prendra le nom de Niels Bohr Institute en 1965. Pendant les années 1920, il complète sa théorie, parvenant à établir une relation étroite entre le tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) de Mendeleïev et la structure électronique des atomes. Il reçoit le prix Nobel de physique en 1922 « pour ses études de la structure des atomes et des radiations qui en proviennent ».

Blason

Bohr est aussi à l'origine du principe de complémentarité : des objets peuvent être analysés séparément et chaque analyse fera conclure à des propriétés contraires. Par exemple, les physiciens pensent que la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde...) est à la fois une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de...) et un faisceau de particules, les photons.

Parmi les plus célèbres étudiants de Bohr qui fréquentent son institut de physique, on peut citer Werner Heisenberg qui devient responsable d'un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) de bombe atomique allemande durant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure...) Guerre mondiale et Wolfgang Pauli.

En octobre 1927, il rencontre pour la première fois Albert Einstein au cours du cinquième congrès Solvay (Les conseils Solvay (aussi appelés congrès Solvay et conférences Solvay) sont des conférences scientifiques en physique et en chimie qui se sont tenues depuis 1911. Au début du XXe siècle,...) avec qui il aura de très fréquents entretiens jusqu'en 1935. Einstein défend le caractère provisoire de la théorie quantique, ne se satisfaisant pas de cette dernière au niveau épistémologique. Bohr, au contraire, considère qu'il s'agit d'une théorie achevée. Ces réflexions et discussions sont l'une des sources de ses Écrits philosophiques, publiés en quatre volumes (dont deux à titre posthume en 1963 et en 1998), dont l'une des thématiques est l'utilisation du langage. Il travaille également sur le principe de complémentarité en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des...).

Niels Bohr avec Albert Einstein en 1930 à l'occasion d'un Congrès Solvay.
(Photo prise par Paul Ehrenfest.)

Lors d'un débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées,...), Niels Bohr se disputait avec Albert Einstein à propos de la réalité de la physique quantique. À un moment donné Einstein, excédé, jeta à Niels Bohr : « Dieu ne joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et...) pas aux dés ! », ce à quoi Bohr répondit : « Qui êtes-vous Einstein, pour dire à Dieu ce qu'il doit faire ! ». Cet échange est devenu célèbre par la suite.

À la fin des années 1930, ses recherches s'orientent vers le noyau atomique (Le noyau atomique désigne la région située au centre d'un atome constituée de protons et de neutrons (les nucléons). La taille du noyau (10-15 m) est...) pour lequel il propose le modèle, dit « de la goutte » où l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) des particules constitutives de ce dernier reste fortement lié, ne permettant que des interactions globales avec l'extérieur.

En 1943, Bohr s'échappe du Danemark occupé vers les États-Unis - via la Suède puis Londres (Londres (en anglais : London - /?l?nd?n/) est la capitale ainsi que la plus grande ville d'Angleterre et du Royaume-Uni. Fondée il y a plus de 2 000 ans...) - et travaille au Laboratoire national de Los Alamos dans le cadre du projet Manhattan (Manhattan est l'une des cinq circonscriptions (borough) de la ville de New York (les quatre autres étant The Bronx, Queens, Brooklyn et Staten Island). La circonscription de Manhattan se superpose avec le comté de New...).

Après la guerre, il rentre à Copenhague et milite pour une utilisation pacifique de l'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :), en particulier avec la création du Laboratoire national Risø (Le Laboratoire National de Risø, au Danemark, fut fondé en 1956 (et inauguré en 1958) entre autres par le célèbre physicien nucléaire danois Niels Bohr (l'institut a failli en...) en 1956, ce qui lui vaut d'être lauréat de l'Atoms for Peace Award en 1957. Il participe également à la formation du Centre Européen pour la Recherche Nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) (CERN) et son institut de Copenhague héberge sa section théorique dans un premier temps.

Il meurt à Copenhague le 18 novembre 1962.

L'élément bohrium (numéro atomique 107) a été nommé en son honneur.

Une légende urbaine attribue à Niels Bohr une anecdote concernant la mesure de la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) d'un bâtiment à l'aide d'un baromètre (Le baromètre est un instrument de mesure, utilisé en physique et en météorologie, qui sert à mesurer la pression atmosphérique. Il peut, de façon secondaire, servir...). Cette histoire aurait été écrite dans le Reader's Digest en 1958, et se serait transformée au fil du temps en une anecdote supposée réelle et attribuée à Niels Bohr. On peut se demander si le recours à cette personne célèbre n'est pas une manière de transformer une anecdote amusante en un pamphlet contre la « rigidité de l'enseignement (L'enseignement (du latin "insignis", remarquable, marqué d'un signe, distingué) est une pratique d'éducation visant à développer les connaissances d'un élève par...) scolaire » opposée à la « créativité ».

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