6 Marzo 1913: Bohr descrive il suo modello di atomo a Rutherford

Lo schema classico dell'atomo che raffigura un piccolo nucleo e un elettrone che gira attorno ad esso in un'orbita fissa, ed è diventato un simbolo potente nell'immaginario collettivo. Esso è anche il logo della Commissione degli Stati Uniti per l'energia atomica, per esempio, e segna il cambio di scene sul sitcom TV di successo come "The Big Bang Theory". Meno noto al grande pubblico è l'uomo che l'ha sviluppato: Niels Bohr.

Nato a Copenaghen nel 1885, Niels era il figlio di Christian Bohr, un professore di fisiologia presso l'Università di Copenaghen, ed Ellen Adler Bohr, che proveniva da una importante famiglia di politici e banchieri in Danimarca. Il giovane Niels fu incoraggiato a perseguire il suo interesse per la scienza fin dalla giovane età, e condivise l'entusiasmo per il calcio con il fratello maggiore, Harald. Harald fu membro della squadra olimpica danese del 1908 che vinse la medaglia d'argento nel concorso di quell'anno, e divento' un famoso matematico

Bohr inizialmente scelse di studiare filosofia e matematica presso l'Università di Copenaghen, ma nel 1905 senti' parlare di un concorso di fisica della Royal Danish Academy of Sciences, e accetto' la sfida. Usando il laboratorio di suo padre, sperimento' le proprietà della tensione superficiale, un saggio sulle sue scoperte vinse il primo premio. Incoraggiato da questo primo successo, converti' la sua attenzione alla fisica, conseguendo il dottorato nel 1911, scrivendo la sua tesi su una spiegazione teorica delle proprietà dei metalli.

Mentre era studente post-dottorato presso l'Università di Cambridge, Bohr ha lavorato con il leggendario J.J. Thomson, che anni prima aveva scoperto l'elettrone, e che propose il modello di atomo "plum pudding", in cui l'atomo è composto di elettroni (che Thomson chiamo' "globuli") circondati da una "zuppa" di carica positiva per bilanciare gli elettroni ' cariche negative, come "prugne" circondate da un "budino".

Questo modello nel frattempo era stato sostituito dal lavoro di Ernest Rutherford, che scopri' l'esistenza del nucleo atomico nel 1911, di fatto smentendo il precedente modello Thomson. Al suo posto, Rutherford propose un atomo con un piccolo nucleo denso di carica positiva intorno al quale girava una nuvola carica negativa degli elettroni in orbita come pianeti intorno al sole.

Bohr incontro' Rutherford l'anno successivo, e fini' per passare quattro anni in laboratorio di Rutherford alla Manchester University, lavorando su un nuovo modello di struttura atomica. Il modello di Rutherford è stato un buon inizio, ma la fisica classica imponeva che gli elettroni sarebbero dovuti cadere a spirale verso l'interno collassando nel nucleo, rendendo tutti gli atomi intrinsecamente instabili.

Quindi Bohr adatto' il concetto per renderlo più in linea con la teoria quantistica nascente dal lavoro rivoluzionario di Max Planck a cavallo del secolo, in particolare, associo' l'idea che l'energia non poteva che aumentare in unità discrete, chiamate quanti. Il 6 marzo 1913, Bohr invio' un documento al suo mentore, Rutherford, che descriveva come il suo nuovo modello di struttura atomica spiegava lo spettro dell'idrogeno.

Nel modello di Bohr, gli elettroni si muovevano intorno al nucleo atomico in orbite circolari, ma quelle orbite avevano energie discrete, e gli elettroni potevano guadagnare o perdere energia solo muovendosi da un'orbita ad un'altra, assorbendo o emettendo radiazioni, se necessario. Come è ancora insegnato nelle lezioni di fisica introduttiva, il modello di Bohr non è del tutto corretto. Ancor più significativo, il modello di Bohr viola il principio di incertezza, perché è dotato di elettroni con noti periodi orbitali e un preciso raggio - due attributi che non possono essere direttamente determinati simultaneamente. L'atomo di Bohr è ormai riconosciuto come un precursore della descrizione degli atomi indicati dalla meccanica quantistica, che è stata sviluppata più di dieci anni dopo il lavoro di Bohr.

Tuttavia, questo lavoro pionieristico di Bohr ha guadagnato il Nobel nel 1922 per la Fisica, "per i suoi servizi nelle indagini della struttura degli atomi e della radiazione che emana da essi". Aveva 37 anni a quel tempo, con molti contributi anche più significativi per la fisica. 

Il suo nome è fortemente associato con l'interpretazione di Copenhagen della meccanica quantistica, di cui egli aveva molte volte parlato con Albert Einstein. E ha sviluppato il principio di complementarità per spiegare come due proprietà - apparentemente esclusive come quelle dellla luce che si comporta come una particella che un'onda, a seconda del tipo di misura fatta, potevano comunque essere riconciliate teoricamente.

"Il contrario di una dichiarazione corretta è una falsa dichiarazione", ha osservato una volta, "Ma l'opposto di una profonda verità potrebbe essere un'altra verità profonda." 

La successiva vita di Bohr fu caratterizzata da molti trionfi personali e professionali, ma fu anche segnato da una tragedia occasionale. Litigo' con il suo famoso e brillante protetto, Werner Heisenberg, dopo che quest'ultimo rivelo' che la Germania nazista stava lavorando ad una bomba atomica. Quando l'esercito di Hitler invasero la Danimarca, Bohr fuggì con la sua famiglia in Svezia su una barca da pesca. Lui e suo figlio, Aage, negli Stati Uniti lavorarono al progetto Manhattan, nonostante gli scrupoli di Bohr sulle armi nucleari. Tornò all'Università di Copenaghen dopo la seconda guerra mondiale, e vi rimase per il resto della sua vita.