Niels
Bohr
par
Lysanne Beaudoin
Niels Bohr est
né à Copenhague, le 17 octobre 1885, d'une famille de trois enfants.
Son père, Christian Bohr, était professeur de physiologie. C'est
en 1903 que le jeune Niels entra à l'université où ses
professeurs remarquèrent vite sa passion pour les mathématiques
et pour la physique. Un peu plus tard, il reçut l'autorisation de travailler
à Manchester, où les physiciens étaient préoccupés
par les conséquences du nouveau modèle de l'atome conçu
par Rutherford.
Après des
journées de travail acharné, Niels Bohr termina, à Copenhague,
son travail sur le modèle de l'atome qu'il avait commencé à
Manchester. Il l'envoya à Rutherford pour approbation. Ce dernier, conscient
du fait qu'il avait précédemment, à tort, découragé
Bohr de faire preuve de manque d'originalité, lut le manuscrit très
soigneusement. Une fois encore, les deux hommes engagèrent, par correspondance,
une discussion passionnée. Bohr décida de se rendre à Manchester
pour défendre sa théorie. Devant l'insistance de Niels Bohr, Rutherford
finit par approuver ses idées et il déclara même un jour:
«Ce jeune Danois est l'homme le plus intelligent que j'aie jamais connu».
Après un
nouveau séjour d'un an à Manchester, Niels Bohr retourna au Danemark
au cours de l'été 1916, où il fut nommé professeur
de physique à l'université de Copenhague. Une aide financière
lui fut alors accordée pour édifier un institut de physique théorique
qui porte aujourd'hui son nom et qui est devenu un centre de recherche renommé.
Dès 1922, Bohr conçut le modèle de noyau composé
pour les réactions nucléaires ainsi que le modèle de la
goutte liquide. Ces modèles eurent une grande importance pour le développement
de la physique nucléaire. En janvier 1939, il fut le premier à
apporter, aux États-Unis, la découverte de la fission. Avec Wheeler,
il en fit la première théorie quantitative.
L'étude de l'hydrogène
Bohr a fait une étude
sur la constitution de l'atome, plus particulièrement sur l'hydrogène.
Il déduisit que l'électron tournant sur une orbite est soumis à
une accélération et doit, par conséquent, rayonner, ceci
lui ferait perdre de l'énergie et se rapprocher du noyau. Ce que Niels
a observé, c'est qu'un atome stable n'émet pas de rayonnement. Il
supposa que lorsqu'un électron libre se lie à un noyau, un photon
monochromatique (grain de lumière) est émis. L'état qui en
résulte peut être l'état fondamental de l'atome, celui qui
est le plus stable ou l'état excité, si l'électron est retenu
sur une orbite supérieure. Bohr supposa que l'électron, dans son
orbite autour du noyau, se trouvait ainsi dans un état stationnaire. Il
introduisit les idées de quantification de Max Plank et d'Albert Einstein,
selon lesquelles l'énergie d'un rayonnement est égale à sa
fréquence de vibration multipliée par ce qu'on appelle la constante
de Plank. Bohr fit ainsi l'hypothèse que seuls certains états de
mouvement et certaines énergies de liaison sont permis pour un électron
dans un atome, on dit qu'ils doivent correspondre à un moment cinétique.
On dit qu'un tel moment cinétique est quantifié, c'est-à-dire
qu'il ne peut avoir que certaines valeurs définies. Il est alors représenté
par un nombre quantique. Le jeune théoricien en déduisit également
que l'atome n'émettait un rayonnement de fréquence bien définie
que lorsqu'un électron changeait d'état de mouvement et donc d'énergie
de liaison. La quantification du mouvement et des énergies conduit alors
à la quantification et à la spécificité des propriétés
atomiques. Le modèle de Bohr reçut une brillante confirmation expérimentale
par son accord avec le spectre de raies observées pour l'hydrogène.
Le modèle fut complété et perfectionné par la suite.
L'atome de Bohr
Bohr admit, en 1913,
que les électrons sont disposés dans des couches bien déterminées,
à une distance relativement importante du noyau. La disposition de ces
électrons est la configuration électronique de l'atome. Le nombre
d'électrons est égal au numéro atomique de l'atome. Un atome
peut contenir jusqu'à sept couches d'électrons, chacune d'elles
pouvant accueillir un nombre déterminé d'électrons. La septième
couche d'électrons n'est complète pour aucun des éléments
existant à l'état naturel. Globalement, plus le niveau d'énergie
est élevé, plus les électrons concernés sont éloignés
du noyau. Les électrons du dernier niveau d'énergie, ou à
la couche de valence, sont responsables des propriétés chimiques
de l'élément.
Bibliographie
ASIMOV, Isaac.
L'univers de la science, Paris, InterEditions,1986, 941 p.
RADVANYI, Pierre,
et Monique BORDRY. La radioactivité artificielle, Paris, du Seuil, 1984,
231 p.
RADVANYI, Pierre,
et Monique BORDRY. Histoires d'atomes, Paris, Belin, 1988, 255 p.
«Atome».
Encyclopédie Microsoft Encarta 98 [CD-ROM]. Microsoft Corporation, 1997.
